Quimica da Madeira 2013

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ 
SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA FLORESTAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUÍMICA DA MADEIRA 
 
 (4ª. Edição revisada) 
 
 
Umberto Klock 
Eng. Florestal, Dr., Prof. Associado 
 
Alan Sulato de Andrade 
Eng. Ind. Madeireiro – Dr. Prof. Adjunto 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curitiba, 2013 
 
 
 
 
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APRESENTAÇÃO 
 
 
 
 
A Composição Química da Madeira é essencial para o 
entendimento do comportamento deste material ou compósito 
natural que é objeto da Engenharia Industrial Madeireira e da 
Engenharia Florestal. 
 
Este manual didático foi desenvolvido para servir de apoio aos 
estudantes da Disciplina de Química da Madeira ofertada pelo 
Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal – Setor de 
Ciências Agrárias – da Universidade Federal do Paraná bem 
como a outras disciplinas relacionadas e a todos interessados no 
conhecimento do assunto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS 
 
 
 
 
 
Ao CNPq – Conselho Nacional de Desenvovimento Científico e 
Tecnológico por concessão de bolsas de produtividade e de 
estudos aos autores. 
 
 
 
Aos estudantes interessados em aprofundar seus conhecimentos 
em relação a madeira. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
 
APRESENTAÇÃO 01 
AGRADECIMENTOS 02 
1. INTRODUÇÃO 03 
2. ESTRUTURA E ULTRAESTRUTURA DA PAREDE CELULAR 04 
2.1 Aspectos anatômicos 05 
2.1.1 Coníferas 06 
2.1.2 Folhosas 09 
2.1.3 Tecidos de Reação 11 
2.1.4.Elementos funcionais do sistema de condução 13 
2.1.5 Tiloses 15 
2.1.6 Cerne e alburno 15 
2.2. Ultraestrutura da parede celular 17 
3. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA 20 
3.1. Componentes químicos 20 
3.2 Substâncias macromoleculares 21 
3.2.1 Celulose 22 
3.2.2 Polioses (hemiceluloses) 22 
3.2.3 Lignina 22 
3.2.4 Substâncias Poliméricas Secundárias 22 
3.2.5 Substâncias de Baixo Peso Molecular 22 
4. ANÁLISE QUÍMICA DA MADEIRA 24 
4.1. Problemas da Análise 24 
4.2. Amostragem e preparação da amostra. 25 
4.3. Determinação da Umidade da Madeira. 26 
4.4. Extrativos 28 
4.5. Material inorgânico 29 
4.6 Métodos de deslignificação 29 
4.7. Isolamento e determinação da celulose 30 
4.8 Isolamento e determinação de polioses 31 
4.9. Isolamento e determinação da lignina 31 
5. REAÇÕES QUÍMICAS DA MADEIRA 33 
5.1. Ação de substâncias químicas 33 
6. CELULOSE 39 
6.1. Conceito 41 
6.2 Fontes de celulose 42 
6.3. Estrutura da celulose 42 
6.4 Histerese 46 
6.5. Reações Químicas da Celulose 47 
7. POLIOSES (HEMICELULOSES) 57 
7.1 Conceito: 58 
7.2. Tipos de Polioses: 59 
7.3. Diferenças entre Celulose e Polioses: 61 
7.4. Reatividade das Polioses 61 
7.5. Importância das polioses 61 
 
 
 
 
7 
8. LIGNINA DA MADEIRA 62 
8.1 Introdução 62 
8.2 Conceito 64 
8.3 Estrutura química 64 
8.3.1 Composição elementar 64 
8.3.2 Base estrutural 65 
8.3.3 Grupos funcionais 65 
8.4. Propriedades da lignina 67 
8.4.1. Massa molecular 67 
8.4.2. Comportamento coloidal 67 
8.4.3. Transição vítrea 67 
8.5 Funções da lignina na planta 68 
8.6 Principais reações químicas da lignina 69 
9. COMPONENTES ACIDENTAIS DA MADEIRA 71 
9.1. Definições 71 
9.2 . Extrativos da madeira 72 
9.2.1. Extrativos voláteis com vapor d’água 73 
9.2.2. Extrativos solúveis em solventes orgânicos 73 
9.2.3. Extrativos solúveis em água 74 
9.2.4. Terpenos e terpenóides 74 
9.2.5 Compostos alifáticos (graxas e ceras) 76 
9.2.6. Compostos fenólicos 76 
9.3 Formação e função dos extrativos 78 
9.4 Localização dos extrativos 79 
9.4.1 Extrativos da madeira de coníferas 79 
9.4.2 Extrativos de madeiras de folhosas 80 
10. COMPOSTOS INORGÂNICOS E SUBSTÂNCIAS PECTICAS 80 
11 . BIBLIOGRAFIA CONSULTADA e RECOMENDADA 81 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
 
 
QUÍMICA DA MADEIRA 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Dentre os materiais de origem biológica, a madeira é sem dúvida o 
mais conhecido e utilizado, o lenho de uma árvore contém grande quantidade de 
substâncias que são utilizadas como matérias primas em quase todos os campos 
da tecnologia. 
Por ser a madeira um material de origem natural, servindo para 
fortalecer troncos, ramos e raízes de árvores e outras plantas, retorna ao ciclo 
natural após ter cumprido sua função, sendo degradada a seus elementos básicos. 
Isto explica o porque de tão poucas evidências da utilização ancestral da madeira 
tenha sobrevivido, embora algumas pontas de lanças e flechas, utensílios e 
ferramentas de até 300.000 anos tenham sido preservados sob condições 
excepcionais de clima e sítio. 
Durante os períodos pré-históricos e históricos, a madeira não foi 
somente utilizada como material de construção, mas progressivamente também 
como importante matéria-prima química para a produção de carvão (usado na 
fusão de ferro), alcatrão e piche (utilizados para preservação e selamento de 
cascos de embarcações) e, cinzas utilizadas na produção de vidros e agentes 
branqueadores de linho e tecidos de algodão. 
Porém, de outro ponto de vista, a madeira é uma matéria-prima 
moderna. Madeiras maciças utilizadas para móveis e revestimentos atestam sua 
utilidade e beleza. Mesmo nas formas convertidas como painéis compensados, 
aglomerados e fibras, além de outros produtos, mostram-na como um valioso 
material de construção. Também como matéria-prima mais importante na 
produção de papel, além de inúmeros produtos oriundos de sua transformação 
química, conjuntamente com sua condição de matéria-prima renovável, tornam-a 
um bem de inigualável valor para a humanidade. 
Desta forma, o conhecimento aprofundado da madeira torna-se 
indispensável para sua utilização racional e efetiva nas necessidades da sociedade 
humana. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
2. ESTRUTURA E ULTRAESTRUTURA DA PAREDE CELULAR 
 
 
A madeira é um material heterogêneo, sendo sua variabilidade 
estrutural e química refletida numa ampla gama de propriedades físicas, tais 
como: densidade permeabilidade; comportamento quanto à capilaridade; 
condutividade térmica; difusão da água de impregnação, entre outras. 
O arranjo de seus componentes físicos (macroscópicos, microscópicos, 
ultramicroscópicos) e químicos definem a estrutura lenhosa como uma engenhosa 
organização arquitetônica da madeira. A Figura 1 mostra os principais aspectos 
macroscópicos da madeira. 
 A madeira é um material composto de células produzidas por uma 
árvore viva para suportar a copa, conduzir água e nutrientes dissolvidos do solo à 
copa, armazenar materiais de reserva (principalmente carboidratos). A madeira é 
um tecido complexo devidoa sua formação por diferentes tipos de células, as 
quais desempenham diferentes funções. 
 A madeira, que é o xilema secundário, e a casca interna, floema 
secundário, são produzidos por uma camada de composta por apenas uma célula 
de espessura que é denominado câmbio vascular, cuja localização se encontra 
entre a madeira e a casca. 
 As células do câmbio são vivas e capazes de se dividirem repetidas 
vezes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 1 – Aspectos macroscópicos da madeira em uma secção transversal do 
tronco de uma árvore. (Adaptado de CONTRERAS, 2002). 
 
Podemos assim concluir que a madeira é um material extremamente 
complexo, poroso e com características diferentes nos seus três sentidos de 
crescimento. Ela é formada através das reações da fotossíntese onde a água e os 
sais minerais que estão no solo ascendem pelo tronco no xilema ativo 
(responsável pela translocação da seiva bruta) que ao chegar as folhas (estruturas 
 
 
 
 
10 
clorofiladas), possibilita a ocorrência da fotossíntese na presença da luz solar, 
utilizando o CO2 que esta presente na atmosfera, produzindo glucose (C6H1206) e 
liberando oxigênio. A equação simplificada que rege este fenômeno é: 6CO2 + 
6H2O  C6H1206 + 6O2. A glucose é o monômero básico a partir do qual são 
originados todos os polímeros que formam a madeira, a partir daí será 
transportada das folhas das árvores no sentido descendente pelas células do 
floema (responsável pela condução de seiva elaborada). 
 
2.1 Aspectos anatômicos 
 
Do ponto de vista anatômico, a madeira é um tecido perene que resulta 
do crescimento secundário do tronco, ramos e raízes de árvores e arbustos. 
A observação da madeira a olho nú, permite-nos distinguir não somente 
diferenças entre as madeiras de coníferas e folhosas e entre várias espécies, mas 
também diferenças dentro de uma amostra, tais como anéis anuais de 
crescimento, lenho inicial (primaveril) e tardio ( outonal), o arranjo dos poros em 
folhosas, cerne e alburno, etc. como exemplifica a Figura 2. 
Todos estes fenômenos são o resultado do desenvolvimento e 
crescimento do tecido madeira. 
Este tecido é constituído de tal forma a suprir as necessidades naturais 
da árvore, e consiste consequentemente em células de sustentação mecânica, 
condução, armazenamento e de secreção, como apresentado no Quadro 1. 
O sentido e arranjo das células podem ser reconhecidos nas seções dos 
três principais planos de corte utilizados na caracterização anatômica da madeira : 
* Transversal 
* Tangencial, e 
* Radial. 
 
 
 
A Conífera B Folhosa 
 
FIGURA 2 – Exemplo de aspectos macroscópicos da madeira de conífera, anéis 
anuais de crescimento e da madeira de folhosa, textura desuniforme com 
porosidade em anéis. (Laboratório de Química da Madeira, UFPR. 2000). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
QUADRO 1. Principais funções dos vários tipos de células da madeira 
 
Madeira/função Mecânica Condução Armazenagem Secreção 
 
 
CONÍFERAS 
Traqueóides do 
lenho tardio 
Traqueóides 
de lenho inicial 
 
Traqueóides 
 radiais 
Parêquima 
radial e 
longitudinal. 
 
Células 
epiteliais 
(canais 
resiníferos) 
 
 
FOLHOSAS 
Fibras 
libriformes 
 
Fibro-
traqueóides 
Vasos 
 
 
Traqueóides 
vasculares 
Parênquima 
radial e 
longitudinal. 
Células 
epiteliais 
 (canais 
gomíferos) 
 
2.1.1 Coníferas 
 
As madeiras de coníferas apresentam uma estrutura relativamente 
simples, constituída de 90 a 95% de traqueóides ou traqueídes axiais, os quais 
são células compridas e delgadas, com extremidades fechadas mais ou menos 
afiladas, de acordo com a espécie. 
Os traqueóides são arranjados em filas radiais, com sua extensão 
longitudinal orientada na direção do eixo axial do tronco. 
Considerando-se o sentido lenho inicial  lenho tardio, o diâmetro das 
células torna-se menor enquanto que a parede celular torna-se mais espessa. Ao 
final do período de crescimento, traqueóides com lumes e diâmetros radiais 
pequenos são desenvolvidos, enquanto que no início do período de crescimento 
subsequente, traqueóides com lumes e diâmetros grandes são desenvolvidos pela 
árvore. Estas mudanças abruptas são visíveis a olho nú, como um anel anual de 
crescimento. 
Em geral o comprimento médio dos traqueóides em coníferas está em 
torno de 3,5 a 4,0 mm. O comprimento, de forma grosseira, é cerca de 100 vezes 
sua largura. Entretanto os traqueóides variam grandemente em comprimento em 
diferentes partes da mesma árvore. Considerando-se um disco cortado 
transversalmente de um tronco, a madeira pode ser dividida em duas partes cujas 
características se apresentam bem distintas: lenho juvenil compreendendo os 
anéis mais próximos a medula (cerca de 10~12 anéis) e lenho adulto (anéis 
subsequentes), como mostra o esquema da Figura 3. 
Os traqueóides são sempre mais curtos nos anéis próximos a medula 
do que nos próximos a casca, exemplo é dado no quadro a seguir para 
traqueóides de Pinus caribaea var. hondurensis. Em grande número de espécies 
de coníferas o comprimento médio dos traqueóides no primeiro anel é menor do 
que 1mm, aumentando sucessivamente até cerca de 50 anos, após ocorrendo 
apenas pequena alteração no comprimento médio. A Tabela 1 mostra a varição 
nas dimensões dos traqueídes de Pinus caribaea var. hondurensis no sentido 
radial. A variação também ocorre na altura da árvore. 
Os traqueóides de lenho tardio com suas paredes espessas provêem a 
sustentação mecânica, enquanto que os de lenho inicial, com seus grandes 
diâmetros predominantemente conduzem água e minerais dentro da árvore. 
 
 
 
 
12 
O armazenamento e transporte dos assimilados se dão pelas células de 
parênquima, as quais nas coníferas são predominantemente arranjadas no sentido 
radial (raios). Os elementos secretantes são as células epiteliais, as quais 
circundam os canais resiníferos. Estes canais são cavidades verticais e radiais do 
lenho de muitas coníferas. 
O crescimento do anel inicia-se na primavera e termina no outono. No 
início do crescimento o lenho é denominado de inicial ou primaveril, e a do fim do 
período, de lenho tardio ou outonal. O primeiro se caracteriza por apresentar 
células com paredes mais delgadas, diâmetro maior e comprimento relativamente 
menor do que as do lenho tardio (Figura 4). Por consequência, o lenho inicial é 
menos denso que o tardio. 
 
TABELA 1 - Características morfológicas dos traqueóides de Pinus caribaea var. 
hondurensis de 20 anos, a altura do DAP ( média de 10 árvores)* - (KLOCK, 
1989). 
 
 Característica Tipo de Lenho Anéis de crescimento 
 2** 5 8 11 14 17 19 
 Comprimento 
 (mm) 
 Inicial 
 Tardio 
2,3 3,6 4,0 4,2 4,5 4,6 4,6 
 3,6 4,1 4,5 4,6 4,7 4,7 
 Diâmetro do Lume 
 (m) 
 Inicial 
 Tardio 
43 52 55 55 56 56 56 
 22 21 22 22 22 23 
 Espessura da parede 
(m) 
 Inicial 
 Tardio 
3,8 4,6 4,7 4,9 5,1 4,8 5,1 
 9,4 9,8 10,0 10,0 10,1 10,2 
* Região de coleta - Agudos -SP 
** Os valores do anel 2 referem-se a média entre lenho inicial e tardio. 
 
 
FIGURA 3 - Localização da Madeira Juvenil/Adulta na Árvore. 
Madeira Juvenil 
 
Baixa densidade 
Traqueóides curtos 
Paredes celulares delgadas 
Baixa porcentagem de 
lenho tardio 
Alta porcentagem de grã 
espiralada 
Alta porcentagem de nós 
Menor porcentagem de 
celulose 
Alta porcentagem de lenho 
de compressão 
Menor contração 
transversal 
Menor resistência mecânica 
Maior ângulo microfibrilar 
Madeira Adulta 
 
Alta densidade 
Traqueóides longos 
Paredes celulares espessas 
Alta porcentagem de lenho 
tardio 
Baixa porcentagem de grã 
espiralada 
Baixa porcentagem de nós 
Maior porcentagem de celulose 
Baixa porcentagem de lenho de 
compressão 
Maior contração transversal 
Menor ângulo microfibrilar 
Maior resistência mecânica 
 
 
 
 
13 
 
TABELA 2 - Dimensão de traqueóides longitudinais (madeira adulta) em algumas 
espécies de Coníferas. (Fonte NCSU, Wood Anatomy Classes, WHEELER, 
2000). 
 
Espécie Diâmetro tangencial 
médio 
Comprimento médio 
Sequoia sempervirens 50--65 µm* 7,39 (1)** mm 
Pinus taeda 35--45 µm 4,33 (0,9) mm 
Picea sp 25--30 µm 3,81 (0,5) mm 
Thuja sp 15--20 µm 1,18 (0,3) mm 
*µm = micrometros 
** desvio padrão 
 
 
 Traqueóide Traqueóide 
 lenho inicial lenho tardio 
 
FIGURA 4 - Traqueóides de lenho inicial e tardio. A – pontuações areoladas entre 
traqueóides; B – pontuações areoladas entre traqueóide axial e 
radial; C – pontuações pinóides entre traqueóide e raio 
parenquimático. (Fonte Chimelo,1989). 
 
Existe variação nas propriedades de coníferas devido a variação na 
porcentagem de lenho inicial e tardio, (maior a porcentagem de lenho tardio, 
 
 
 
 
14 
maior a densidade da madeira), e se existir uma transição gradual ou abrupta do 
lenho inicial para o tardio, o que afeta a aparência da madeira, a trabalhabilidade 
e a superfície será mais ou menos áspera. A Figura 5 exemplifica os anéis de 
crescimento e o lenho inicial e tardio. 
 
 
 
 
FIGURA 5 – Anéis anuais de crecimento e lenho inicial e tardio em Pinus taeda. 
(Laboratório de Química da Madeira, UFPR. 2000) 
 
2.1.2 Folhosas 
 
A madeira de folhosas apresenta o tecido básico de sustentação 
mecânica constituído por fibras libriformes e fibro-traqueóides. Dentro deste tecido 
de sustentação estão distribuídos vasos (poros) de condução, frequentemente 
com grandes lumes, estes vasos são tubos variando de poucos centímetros até 
alguns metros em comprimento e consistem de elementos simples com 
extremidades abertas ou perfuradas. 
Madeiras de folhosas com porosidade difusa e porosidade em anéis 
podem ser distinguidas pelo arranjo e diâmetro dos vasos. 
A maioria das folhosas de zonas de clima temperado apresentam 
porosidade difusa ( exemplos: Acer spp, Betula spp, Fagus spp, Populus spp, etc.) 
(FENGEL e WEGENER, 1989). Estas madeiras não apresentam, ou tão somente 
apresentam pequenas diferenças no diâmetro e no número de vasos em todo o 
anel de crescimento. 
Madeiras com porosidade em anel apresentam vasos com grandes 
diâmetros no lenho inicial e vasos com pequenos diâmetros no lenho tardios, após 
uma mudança abrupta como em Quercus spp e Ulmus spp. 
Existem também espécies que apresentam porosidade em anel 
semicircular, com uma transição contínua dos diâmetros dos vasos de grandes a 
pequenos dentro do anel de crescimento ( ex.: castanheiras) ou ainda com uma 
acumulação de vasos no lenho inicial (ex.: cerejeiras). 
 
 
 
 
15 
As dimensões das fibras de madeiras de folhosas, que formam o tecido 
básico, são menores do que os traqueóides de coníferas. Apresentam parede 
celular mais espessa e menor diâmetro do lume, e as diferenças na espessura das 
paredes celulares e diâmetro dos lumes entre lenho inicial e tardio não são tão 
grandes como nas coníferas. 
As células parenquimáticas são curtas, compactas, com extremidades 
achatadas. O número de células parenquimáticas nas folhosas é maior que em 
coníferas, apresentando raios maiores e mais parênquima axial. As folhosas 
tropicais particularmente apresentam uma alta porcentagem de parênquima axial. 
Também as folhosas de zonas tropicais e subtropicais podem apresentar canais 
longitudinais e radiais que contêm substâncias diversas como resinas, gomas, 
bálsamos, taninos, látex, etc. 
 A espessura das fibras ou traqueóides, o número e diâmetro dos vasos, 
bem como a porcentagem de parênquima determinam a massa específica das 
madeiras. 
A Figura 6, ilustra os tipos de células de folhosas, comparando o 
tamanho e formato de vários elementos. 
 
FIGURA 6 - Elementos constituintes da madeira de uma folhosa: 
 A, B, C – elementos de vaso largos; D, E, F – elementos de vaso 
estreitos; G – traqueóide; H – fibrotraqueóide; I – fibra libriforme; J 
– células de parênquima radial; K – células de parênquima axial. 
(Fonte CHIMELO, 1989). 
 
 
 
 
16 
A composição celular da madeira de folhosas é muito variável e 
heterogênea e se constitue de vasos – 7 a 55%; fibras (libriformes - 
fibrotraqueóides) - 26 a 56%; parênquima radial - 5 a 25% e parênquima axial - 
0 a 23%. 
 
2.1.3 - Tecidos de Reação 
 
O formato das células particularmente de traqueóides e fibras, é 
influenciado não somente por mudanças sazonais, mas também por forças 
mecânicas . 
As árvores reagem às forças que atuam no tronco, (exemplo: por 
ventos fortes ou crescimento geotrópico) copa e galhos (exemplo: por seu peso 
próprio) formando madeira de reação nas zonas de compressão ou tensão. 
Coníferas desenvolvem lenho de compressão nas partes sujeitas à 
compressão e folhosas desenvolvem lenho de tensão (ou tração) nas áreas 
sujeitas à tração. 
 
 
Principais características do lenho de reação 
 
CARACTERÍSTICA LENHO DE TENSÃO 
(TRAÇÃO) - Folhosas 
LENHO DE COMPRESSÃO 
 Coníferas 
 
 
 
 
 
Características Físicas 
Macroscópicas e 
Propriedades Mecânicas 
Excentricidade da seção 
transversal do caule. 
Madeira serrada e aplainada: 
Brilho prateado em muitas 
espécies na zona do lenho de 
tensão, cor mais escura do que o 
normal em certas espécies 
tropicais e australianas. 
Contração longitudinal próximo de 
1% em tábuas serradas verdes. 
Alta resistência à tração no estado 
seco, e mais baixo do que o 
normal no estado verde. 
 
Excentricidade da seção transversal 
do caule. 
Madeira serrada e aplainada : Sem 
brilho, aparência escura. 
Contração longitudinal próxima de 
6~7%. 
Módulo de elasticidade, resistência 
ao impacto, resistência à tração: 
menor que madeira normal. 
 
 
 
Características 
Anatômicas 
Presenças de fibras gelatinosas, 
embora possam estar ausentes em 
algumas espécies. 
Vasos reduzidos em tamanho e 
número nas zonas do lenho de 
tensão. 
Raio e parênquima axial 
aparentemente não modificado. 
 
Traqueóides arredondados. 
Espaços intercelulares. 
Transição do lenho inicial - tardio 
alterado: mais gradual que em 
madeira normal. 
 
 
Macroestrutura 
Camada gelatinosa presente. 
Três tipos de arranjos: 
1. S1 + S2 + S3 + G 
2. S1 + S2 + G 
3. S1 + G 
Traqueóides com fendas helicoidais 
ou cavidades na S2. 
 
 
 
 
17 
 
 
 
UltraestruturaParede primária apresenta-se 
normal. 
Camada S2 pode ser mais fina que 
o normal. 
Orientação das microfibrilas da 
camada G aproximadamente 
paralela às fibras axiais. 
 
Camada S3 ausente. 
Camada S1 pode ser mais espessa 
que o normal. 
Orientação das microfibrilas na 
camada S2 de aproximadamente 
45º. 
 
 
 
 
 
Composição Química 
Lignificação variável das fibras do 
lenho de tensão. 
A camada G é levemente 
lignificada. 
Alto conteúdo de celulose. 
Baixo conteúdo de lignina. 
Maior quantidade de galactanas 
que o normal. 
Menor quantidade de xilanas do 
que o normal. 
Lignina extra depositada entre as 
camadas S1 e S2 . 
Baixo conteúdo de celulose. 
Alto conteúdo de lignina. 
Maior quantidade de galactanas que 
o normal. 
Menor quantidade de 
galactoglucomananas do que o 
normal. 
O lenho de tensão contém menos e menores vasos que no lenho 
normal, e as fibras são providas com uma camada especial na parede celular, a 
chamada camada gelatinosa ou camada G. Esta camada G, consiste de lamelas 
concêntricas de fibrilas de celulose alinhadas na direção do eixo axial da fibra. A 
celulose é altamente cristalina e o conteúdo de polioses e lignina é bastante baixo. 
 A Figura 6, ilustra o aspecto dos lenhos de reação em folhosas e 
coníferas. 
A B 
 
FIGURA 6 – A – Microfotografia eletronica de lenho de tensão de folhosa (Populus 
sp), observa-se a camada gelatinosa (gl) interna solta, característica do lenho de 
tensão em folhosas. (Fonte CORE et all, 1979). 
 B - Microfotografia eletronica de lenho de compressão de conífera 
(Pseudotsuga menziesii), observa-se a ausência da camada S3 e a presença de 
grandes fendas ou cavidades na camada S2. O aspecto arredondado e os espaços 
intercelulares (is) que são típicos deste lenho anormal. (Fonte CORE et all, 1979). 
 
 
 
 
18 
2.1.4. Elementos funcionais do sistema de condução 
 
A condução e distribuição das soluções aquosas, bem como a troca dos 
conteúdos celulares, entre a parte viva da madeira são somente possíveis pela 
presença de aberturas nas paredes celulares. A despeito de muitas variações, 
existem somente dois tipos básicos de aberturas: - pontoações simples, e 
pontoações areoladas, e um terceiro tipo que é a combinação destas, chamada 
semi-areolada. A Figura 7 mostra esquematicamente os três tipos de pontoações. 
Pontoações simples são aberturas em células adjacentes, interrompidas 
por uma membrana na região da lamela média, aparecem somente em células 
parenquimáticas. 
Pontoações areoladas estão presentes nas células vasculares (vasos, 
fibras e traqueóides) e apresentam uma estrutura diferente, as aberturas em 
ambas as paredes celulares alargam-se sobre a membrana da pontoação varia 
dependendo da espécie, tipo de célula, lenho inicial e tardio. A Figura 8 
exemplifica as pontoações na madeira de coníferas. 
Pontoações que apresentam o tórus nas suas membranas podem ser 
fechadas por diferenças de pressão entre células adjacentes, por pressão do tórus 
contra um poro, a pontoação é fechada irreversivelmente. 
 As pontoações que ocorrem entre células de parênquima e traqueóides 
longitudinais são chamadas de pontuações semi-areoladas. O formato destas 
pontuações variam de um grupo de coníferas para outro, assim estes tipos de 
pontuações são uma das mais úteis características na identificação da madeira de 
coníferas. Normalmente é necessário a utilização de lentes objetivas de 40 x para 
se distinguir o tipo de pontuação semi-areolada, e para se examinar o lenho inicial 
(pelo menos as cinco primeiras filas) em seção radial. 
 
 
 
 
Pontoação areolada Pontoação semi-areolada Pontoação simples 
 
 
 
FIGURA 7 – Esquema em corte dos tipos de pontoações (Fonte CHIMELO, 1989). 
 
 
 
 
 
19 
 
 
FIGURA 8 – Fotomicrografia da madeira de uma conífera, mostrando os 
traqueóides com pontoações. (Fonte NCSU. Wood Anatomy Classes, WHEELER, 
2000) 
 
FIGURA 9 – Fotomicrografia de estrutura interna da câmara de uma ontuação 
areolada, em primeiro plano o totus e margo. 
 
 
 
 
 
20 
O campo de cruzamento, é definido como a área ligada pelas paredes 
interseccionadas de um traqueóide e uma simples célula de parênquima radial, o 
formato, tamanho e número de pontoações por campo de cruzamento variam 
entre as madeiras de coníferas. 
 
Cinco tipos de pontoações são reconhecidos nos campos de cruzamento de 
 
1. Fenestriforme - ocorre em madeira de Pinus macios, usualmente 1 ou 2 
pontuações grandes, na forma de janelas, por campo de cruzamento. 
2. Pinóide - encontrada em madeira de Pinus duros, 3 ou 4 pontuações por 
campo. 
3. Piceóide - característico de gêneros como Picea, Larix e Pseudotsuga. As 
pontuações são muito pequenas e as aberturas estendidas ultrapassam as 
bordas. 
4. Cupressóide - encontradas em Cupressaceae e Tsuga. Geralmente 
pequenas, com a abertura mais estreita que as bordas. 
5. Taxodióide - grandes em algumas espécies, e pequenas em outras como 
em Thuja. A abertura e relativamente grande enquanto as bordas são 
relativamente pequenas. Algumas espécies como Taxodium distichum 
pode apresentar uma mistura de pontuações taxodióde e cupressóide, ou 
parecerem intermediária entre os dois tipos. 
 
 A Figura 9 ilustra o campo de cruzamento do tipo fenestriforme e pinóide 
presentes em espécies do gênero Pinus 
 
 
Tipo Fenestriforme Tipo Pinóide 
(corte Lâmina ) (Fotomicrografia) 
 
FIGURA 9 – Exemplo de campos de cruzamento típicos da madeira de Pinus spp. 
(Laboratório de Anatomia da Madeira, UFPR. 2002) 
 
2.1.5 Tiloses 
 
São provenientes de processo fisiológico natural combinado com a 
formação do cerne, ou com a morte do alburno. Também pode ser iniciado por 
danos mecânicos ou infecção por viroses e fungos. 
 
 
 
 
21 
São formadas por finas membranas que podem interromper o fluxo de 
água entre os vasos. Estas membranas se expandem dentro do lume, iniciando 
nas margens das pontoações nas células de parênquima associadas. Após uma 
dissolução parcial das membranas da pontoação, as paredes celulares das células 
de parênquima se extendem como balões no interior do vaso pela diferença de 
pressão exstente e podem após curto espaço de tempo preencher o lume. 
Consistem de duas ou mais camadas, contendo celulose, polioses e 
lignina. 
Aparecem em folhosas, nos elementos vasculares e também são 
achadas em fibro-traqueóides de várias espécies. 
A Figura 10, ilustra a presença de tilos em vasos da madeira de 
folhosas. 
 
 2.1.6 Cerne e alburno 
 
A maioria das células que forma a madeira têm a função de sustentação 
mecânica e/ou de condução, 60 a 90% do volume, variando de acordo com a 
espécie da árvore. As células com a função de sustentação ou condução de água 
são mortas na maturidade funcional. São células alongadas com cavidades 
chamadas lume e paredes rígidas. Em contraste, as células de armazenagem de 
substâncias nutritivas (parênquima) são vivas quando no estado funcional. A 
porção da madeira do tronco com células de parênquima vivas é a porção mais 
externa que é chamada de alburno. O número de anos que as células de 
parênquima vivem e a largura da faixa de alburno varia de espécie para espécie. 
Uma árvore jovemé constituída totalmente por alburno. As células de parênquima 
eventualmente morrem e este evento marca a transformação do alburno em 
cerne. Em espécies de carvalho por exemplo, as células de parênquima 
permanecem vivas por 10 a 15 anos, por conseqüência existem de 10 a 15 anéis 
anuais de crescimento mais externos que compõe o alburno. 
A madeira composta por células mortas é denominado de cerne, que 
freqüentemente, porém não sempre, apresenta-se com coloração mais escura que 
o alburno. A Figura 11 ilustra uma seção de tora de madeira com cerne e alburno. 
 
 
 
 
 
 
22 
FIGURA 10 – Tiloses (ty) em vasos (v) da madeira de folhosa (Robinia 
pseudoacacia). (CORE et all, 1979). 
 
2.2. Ultraestrutura da parede celular 
 
Sob forte magnificência da luz visível, várias camadas podem ser 
reconhecidas nas paredes celulares da madeira. 
Uma demarcação clara entre as camadas individuais pode ser vista com 
microscópio eletrônico. Com a ajuda deste instrumento, o conhecimento atual da 
composição estrutural das paredes celulares da madeira foi obtido entre os anos 
50 e 70. Detalhes da imagem correta da estrutura da parede celular, 
particularmente ao seu desenvolvimento são descritos por diversos autores, por 
exemplo COTÊ, WARDROP, HARADA entre outros. Desta forma, podemos nos 
ater aos resultados obtidos deste desenvolvimento. 
O arranjo concêntrico das camadas da parede celular é causado pelas 
diferenças na composição química e pela diferente orientação dos elementos 
estruturais. 
Nesta ordem de magnitude os componentes são subdivididos em: 
 
* Componente estrutural  CELULOSE 
 
* Componentes sub-estruturais  POLIOSES (hemiceluloses), e 
  LIGNINA. 
 
Quando as polioses e lignina são removidos, a textura do elemento 
celulósico, chamado fibrila, é visível. Várias observações em microscópio eletrônico 
deram origem a um modelo de construção da parede celular da madeira, 
mostrado na Figura 12. 
Entre as células individuais há uma fina camada a lamela média, a 
qual une (cola) as células entre si, formando o tecido. Embora fibrilas simples 
possam cruzar a lamela média, esta camada é em princípio livre de celulose. A 
transição da lamela média para a camada adjacente da parede celular não é muito 
 
FIGURA 11 – Alburno e Cerne. 
 
 
 
 
23 
clara, de tal forma, que para a lamela média e a camada adjacente (parede 
primária) é usado o termo lamela média composta. 
A lamela média é altamente lignificada, apresentando substâncias 
pécticas principalmente no estágio inicial de formação. Sua espessura com 
exceção dos cantos das células é de 0,2 a 1,0 m. 
Na Parede Primária (P) as fibrilas de celulose são arranjadas em 
delgadas camadas que se cruzam formando um aspecto de redes. A parede 
primária é a primeira camada depositada durante o desenvolvimento da célula, 
este sistema permite uma expansão (crescimento) da célula jovem. Por 
consequência, a orientação das fibrilas na camada mais externa é mais oblíqua. 
Ressalta-se que a quantidade de celulose na Parede Primária é muito limitada, 
contém também polioses (hemiceluloses), pectina e proteínas imersos numa 
matrix de lignina, sua espessura varia de 0,1 a 0,2 m. 
 
 
Exemplo da espessura relativa das camadas 
da parede celular para Picea abies (abeto): 
 
(P) 7 - 14% 
(S1) 5 - 11% 
(S2) 74 - 84% 
(S3) 3 - 4% 
 
 
 
S1 - microfibrilas 
 
 
FIGURA 12 - Modelo da estrutura celular de traqueóides de coníferas e fibras 
libriformes de folhosas. LM = lamela média, P = parede primária, 
S1 = camada 1 da parede secundária, S2 = camada 2 da parede 
secundária, S3 = camada 3 da parede secundária ou parede 
terciária segundo alguns autores, W= camada verrugosa (warts). 
 
A Parede Secundária, é a camada espessante da célula, depositada 
sobre a parede primária após seu crescimento superficial ter-se completado. 
Consiste de três camadas: 
* externa - S1 
* média - S2 
* interna - S3 
 
 
 
 
24 
 
Observação : Morfologicamente as camadas S1 e S3 não são 
consideradas constituintes da parede secundária, mas unidades morfológicas 
separadas. Assim, pode-se encontrar a S1 definida como camada de transição e a 
camada S3 como parede terciária. 
 
O espessamento da parede secundária é considerável, podendo variar 
de 1 a 10 m. A porcentagem de celulose podendo chegar a 90% ou mais, 
resultando num arranjo denso e paralelo dependendo das fibrilas. 
Na camada S1, com espessura de 0,2 a 0,3 m, as fibrilas de celulose 
se apresentam em orientação helicoidal suave. Existem várias subcamadas 
extremamente finas que se sobrepõe. Sendo as lamelas muito finas, o arranjo 
helicoidal (espiral) das fibrilas pode ser visível como um arranjo cruzado em certas 
espécies. O ângulo formado entre as fibrilas em relação ao eixo da célula 
considerada pode variar entre 50 e 70º. É mais lignificada, assemelhando-se neste 
sentido mais à parede primária, sendo também mais resistente ao ataque de 
fungos que a S2. 
A camada S2 é a mais espessa da parede celular, forma a porção 
principal da célula, com espessamento variando de 1 a 9 m. Nesta camada as 
fibrilas estão dispostas num ângulo praticamente reto em relação ao eixo da 
célula, podendo variar entre 10 e 30º, diminuindo com o aumento do 
comprimento da célula. 
A variação do ângulo formado pelas fibrilas de celulose em relação ao 
eixo axial das células é o resultado de um número de influências internas e 
externas, as quais são difíceis de identificar. Porém de maneira geral as variações 
existem dentro de um anel de crescimento onde o ângulo decresce do início do 
lenho inicial ao fim do lenho tardio, no sentido radial. Em anéis anuais sucessivos 
o ângulo decresce continuamente da medula para a casca, até um estado em que 
permanece constante, ou apenas sujeito a pequenas mudanças. 
A camada interna S3, considerada recentemente por alguns autores 
como parede terciária, por apresentar-se diferente das camadas S3 de células 
parenquimáticas ( também fibras de monocotiledoneas, como bambus, que podem 
ter ainda quatro ou mais camadas). As fibrilas de celulose são arranjadas numa 
inclinação suave, porém não numa forma estritamente paralela. Possui uma 
concentração maior de substâncias não estruturais, o que confere a superfície do 
lume uma aparência mais ou menos lisa. 
Finalmente, os traqueóides de coníferas e as fibras libriformes de 
folhosas mais primitivas apresentam quase sempre uma camada ou zona 
verrugosa (warts), que é uma membrana delgada e amorfa, localizada na 
superfície interna da camada S3 ou parede terciária. É constituída de material 
semelhante a lignina em conjunto com pequenas quantidades de hidratos de 
carbono e substâncias pécticas. 
Em conjunto, o sistema de arranjo e disposição das fibrilas de celulose, 
em combinação com as substâncias solidificantes não estruturais conferem às 
células da madeira uma sólida mas não inflexível constituição, a qual resiste a uma 
grande gama de forças que nela atuam. 
 
 
 
 
25 
Devido a pequena inclinação das fibrilas a S2 é provida de resistência à 
tração, enquanto que a S1, na qual as fibrilas bem inclinadas conferem resistência 
à compressão, ambas ao longo do eixo da célula. 
A Figura13, ilustra de forma esquemática a formação da fibra de 
celulose e da parede celular. 
 
FIGURA 13 – Esquema de formação da estrutura da parede celular de um 
traqueóide. (Adaptado de IPT. VI,1988). 
 
 
 
3. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA 
 
3.1. Componentes químicos 
 
Em relação a composição química elementar da madeira, pode-se 
afirmar que não há diferenças consideráveis, levando-se em conta as madeiras de 
diversas espécies. 
Os principais elementos existentes são o Carbono (C), o Hidrogênio (H), 
o Oxigênio (O) e o Nitrogênio (N), este em pequenas quantidades. 
A análise da composição química elementar da madeira de diversas 
espécies, coníferas e folhosas, demonstram a seguinte composição percentual, 
em relação ao peso seco da madeira: 
 
 
 Elemento Percentagem 
 
 
 
 
26 
 C 49 - 50 
 H 6 
 O 44 - 45 
 N 0,1 - 1 
 
Além destes elementos encontram-se pequenas quantidades de Cálcio 
(Ca), Potássio (K), Magnésio (Mg) e outros, constituindo as substâncias minerais 
existentes na madeira. 
 
 3.2 Substâncias macromoleculares 
 
Do ponto de vista da análise dos componentes da madeira, uma 
distinção precisa ser feita entre os principais componentes macromoleculares 
constituintes da parede celular: 
* Celulose 
* Polioses (hemiceluloses), e 
* Lignina, 
 
que estão presentes em todas as madeiras, e os componentes 
minoritários de baixo peso molecular, extrativos e substâncias minerais, os quais 
são geralmente mais relacionados a madeira de certas espécies, no tipo e 
quantidade. As proporções e composição química da lignina e polioses diferem em 
coníferas e folhosas, enquanto que a celulose é um componente uniforme da 
madeira. 
Exemplo: 
 
Composição Média de Madeiras de Coníferas e Folhosas 
 
 Constituinte Coníferas Folhosas 
 Celulose 42  2% 45  2% 
 Polioses 27  2% 30  5% 
 Lignina 28  2% 20  4% 
 Extrativos 5  3% 3  2% 
 
O quadro anterior e o esquema a seguir, apresentam uma curta 
introdução à composição química da madeira: 
 
 MADEIRA 
 __________________________________________ 
   
SUBSTÂNCIAS DE BAIXO PESO SUBSTÂNCIAS 
 PESO MOLECULAR MACROMOLECULARES 
MATÉRIA MATÉRIA POLISSACARÍDEOS LIGNINA 
 ORGÂNICA INORGÂNICA 
     
 EXTRATIVOS CINZAS CELULOSE POLIOSES 
 
 
 
 
 
 
27 
Em madeiras oriundas de zonas temperadas, as porções dos 
constituintes alto poliméricos da parede celular, somam cerca de 97~99% do 
material madeira. Para madeiras tropicais este valor pode decrescer para um valor 
médio de 90%. A madeira é constituída de cerca de 65 a 75 % de polissacarídeos. 
 
3.2.1 Celulose 
 
É o componente majoritário, perfazendo aproximadamente a metade 
das madeiras tanto de coníferas, como de folhosas. Pode ser brevemente 
caracterizada como um polímero linear de alto peso molecular, constituído 
exclusivamente de -D-glucose. Devido a suas propriedades químicas e físicas, 
bem como à sua estrutura supra molecular, preenche sua função como o principal 
componente da parede celular dos vegetais. 
 
3.2.2. Polioses (hemiceluloses) 
 
Estão em estreita associação com a celulose na parede celular. Cinco 
açucares neutros, as hexoses : glucoses, manose e galactose; e as pentoses : 
xilose e arabinose, são os principais constituintes das polioses. Algumas polioses 
contém adicionalmente ácidos urônicos. As cadeias moleculares são muito mais 
curtas que a de celulose, podendo existir grupos laterais e ramificações em alguns 
casos. As folhosas, de maneira geral, contém maior teor de polioses que as 
coníferas, e a composição é diferenciada. 
 
3.2.3. Lignina 
 
É a terceira substância macromolecular componente da madeira. As 
moléculas de lignina são formadas completamente diferente dos polissacarídeos, 
pois são constituídas por um sistema aromático composto de unidades de fenil-
propano. Há maior teor de lignina em coníferas do que em folhosas, e existem 
algumas diferenças estruturais entre a lignina encontrada nas coníferas e nas 
folhosas. 
Do ponto de vista morfológico a lignina é uma substância amorfa 
localizada na lamela média composta, bem como na parede secundária. Durante o 
desenvolvimento das células, a lignina é incorporada como o último componente 
na parede, interpenetrando as fibrilas e assim fortalecendo, enrijecendo as 
paredes celulares. 
 
3.2.4. Substâncias Poliméricas Secundárias 
 
Estas são encontradas na madeira em pequenas quantidades, como 
amidos e substâncias pécticas. Proteínas somam pelo menos 1% das células 
parenquimáticas da madeira, mas são principalmente encontradas nas partes não 
lenhosas do tronco, como o câmbio e casca interna. 
 
3.2.5. Substâncias de Baixo Peso Molecular 
 
 
 
 
 
28 
Junto com os componentes da parede celular existem numerosas 
substâncias que são chamadas de materiais acidentais ou estranhos da madeira. 
Estes materiais são responsáveis muitas vezes por certas propriedades da madeira 
como: cheiro, gosto, cor, etc. Embora estes componentes contribuem somente 
com uma pequena porcentagem da massa da madeira, podem apresentar uma 
grande influência nas propriedades e na qualidade de processamento das 
madeiras. Alguns componentes, tais como os íons de certos metais são mesmo 
essenciais para a árvore viva. 
As substâncias de baixo peso molecular pertencem a classes muito 
diferentes em termos de composição química e portanto há dificuldades em se 
encontrar um sistema claro e compreensivo de classificação. 
Uma classificação simples pode ser feita dividindo-se estas substâncias 
em material orgânico e inorgânico. 
O material orgânico é comumente chamado de extrativos, e a parte 
inorgânica é sumariamente obtida como cinzas. 
No que concerne a análise é mais útil a distinção entre as substâncias 
na base de suas solubilidades em água e solventes orgânicos. 
Os principais grupos químicos que compreendem as substâncias de 
baixo peso molecular são: 
 
a. Compostos aromáticos (fenólicos) - as substâncias mais importantes 
deste grupo são os compostos tanínicos que podem ser divididos em : taninos 
hidrolisaveis e flobafenos condensados, além de outras substâncias como 
estilbenos, lignanas e flavonóides e seus derivados. 
b. Terpenos - englobam um grande grupo de substâncias naturais, 
quimicamente podem ser derivados do isopreno. Duas ou mais unidades de 
isopreno constituem os mono - sesqui - di - tri - tetra e politerpenos. 
c. Ácidos alifáticos - ácidos graxos saturados e insaturados são 
encontrados na madeira principalmente na forma dos seus ésteres com glicerol 
(gordura e óleo) ou com álcoois (ceras). O ácido acético é ligado as polioses como 
um grupo éster. Ácido di e hidroxi-carboxílico ocorrem principalmente comosais 
de cálcio. 
d. Álcoois - a maioria dos álcoois alifáticos na madeira ocorrem com 
componentes éster, enquanto que os esteróis aromáticos, pertencentes aos 
esteróides, são principalmente encontrados como glicosides. 
e. Substâncias inorgânicas - os componentes minerais das madeiras são 
predominantemente Ca, K e Mg. 
f. Outros componentes - mono e dissacarídeos são encontrados na 
madeira somente em pequenas quantidades, mas ocorrem em altas porcentagens 
no câmbio e na casca interna. Pequenas quantidades de aminas e eteno são 
também encontrados na madeira. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
 
 
 
 
 
 
4. ANÁLISE QUÍMICA DA MADEIRA 
 
No quadro a seguir são apresentados alguns exemplos de componentes 
da madeira obtidos através de análises químicas. 
 
1 2 3 4 
- Holocelulose 
 
 
- lignina na 
madeira 
 (lignina ácida) 
 
- Extrativos 
(extração com 
solventes) 
 
- cinzas na 
madeira 
-  celulose 
 
- polioses A e B, 
 lignina residual. 
 
- Lignina na 
madeira 
(ácida e ácida 
solúvel). 
 
-Substâncias 
solúveis em 
solventes. 
 
- Substâncias 
solúveis em água. 
 
- cinzas na 
madeira 
- celulose, mais 
xilanas, mananas, 
pentosanas. 
 
- polioses 
residuais na 
celulose. 
 
- lignina na 
madeira. 
 
- Extrativos em 
éter, álcool, à 
vapor, em água 
fria e quente. 
 
- cinza na 
madeira. 
- glucose 
- galactose 
- arabinose 
- xilose 
- rhamnose 
- ácidos urônicos 
- acetil 
 
- lignina na 
madeira 
 
- gorduras, ceras, 
graxas, taninos, 
fenóis, terpenos, 
proteínas, 
monossacarídeoso
ligossacarídeos, 
substâncias 
pécticas. 
- catíons, 
- aníons. 
 
4.1. Problemas da Análise 
 
A análise química da madeira compreende a determinação da 
composição da madeira, bem como a extração, purificação e caracterização de 
seus constituintes. 
A madeira sendo um material natural, requer procedimentos e métodos 
próprios na sua análise, e também das substâncias a ela relacionadas, que diferem 
dos métodos clássicos da química analítica. 
Os métodos de análise da madeira são mais ou menos normalizados. 
Uma distinção pode ser feita entre métodos que são principalmente utilizados na 
pesquisa científica e aqueles aplicados na produção industrial e no controle de 
produtos derivados, tais como polpa celulósica, etc. Podem diferenciar no que se 
refere a precisão requerida e no objetivo especial da análise. 
 
 
 
 
30 
A principal dificuldade na análise geral da madeira não é o número de 
componentes, os quais são muito diferentes na sua composição química e 
comportamento, mas antes no fato de que as macromoléculas da parede celular 
se encontram numa associação ultraestrutural e química muito íntima. 
Nas etapas intermediárias da análise química da madeira, porções de 
lignina permanecem com os polissacarídeos isolados e mesmo a celulose e 
polioses dificilmente podem ser separadas qualitativamente sem degradação e 
mudanças nas suas propriedades moleculares. 
A análise pode ser conduzida de maneiras diversas, por exemplo: 
determinando-se somente os principais componentes da parede celular, ou seja os 
polissacarídeos (holocelulose) e lignina, além dos extrativos e cinzas. Ou, análises 
muito detalhadas que fornecem a determinação de grupos funcionais (como 
grupos acetil) e dos padrões individuais dos polissacarídeos. 
Tem-se assim para a madeira, a chamada análise somativa que pode 
ser feita para se verificar exatamente como os componentes individuais são 
separados e determinados. Em qualquer caso o objetivo de uma análise 
satisfatória é a soma de aproximadamente 100% para todos os componentes 
determinados. 
Este objetivo é difícil de ser atingido ou obtido, especialmente se o 
número de análises individuais aumenta, causando lapsos ou sobrepondo 
resultados combinados com a adição de erros individuais. 
Valores entre 98 e 102% são geralmente aceitáveis. 
 
4.2. Amostragem e preparação da amostra. 
 
O tipo de amostragem e preparação da amostra depende de vários 
fatores e do objetivo da análise. Devido a este aspecto, enfocaremos os gerais, 
isto é, que se aplicam de modo geral à análise da madeira. 
Se toda a madeira de uma espécie é analisada, é importante selecionar 
uma amostra representativa desta espécie. Isto requer uma seleção ao acaso de 
uma ou mais árvores representativas, bem como a seleção de uma porção média 
e normal do tronco, isto é, sem lenho de reação, bolsas de resina, acumulo de 
nós, etc. 
Métodos normatizados são definidos principalmente quando 
relacionados à produção de celulose e papel, mas também para outras aplicações. 
Atualmente as normas brasileiras (NBR) da ABNT – Associação Brasileira de 
Normas Técnicas já dispõe sobre vários métodos aplicados a determinações da 
composição químca quantitativa da madeira. 
De forma geral, para propósito de análise química a madeira precisa ser 
desintegrada, isto é, moída, para se conseguir uma completa penetração dos 
reagentes e para se assegurar reações uniformes. 
O primeiro passo é a transformação da madeira em cavacos, ou 
operações semelhantes com serras ou outras que transformem a madeira em 
partículas pequenas. 
Redução posterior pode ser obtida por moagem em equipamentos 
apropriados como moinhos de martelo, de disco, etc. O aquecimento deve ser 
evitado, bem como a produção de partículas muito finas. 
 
 
 
 
31 
Como o tamanho das partículas após a moagem normal não é 
homogêneo, a mesma deverá ser peneirada (classificada) para eliminar o material 
muito fino, que pode causar problemas de entupimento de filtros muito finos, ou 
até passar por filtros mais grossos. 
Também resultados anormais podem ser obtidos com as frações mais 
finas. 
O material mais grosso deve ser moído novamente. Não há regra geral 
para o menor tamanho das partículas para uso na análise da madeira, porém uma 
faixa entre 40 e 80 mesh, ou dimensões entre 0,05 e 0,4 mm são usuais. 
A fração selecionada deve representar pelo menos 90~95% da amostra 
de origem, para se evitar o descarte de partes da madeira que são mais difíceis de 
serem moídas, como cerne e lenho outonal. 
A Figura 14, mostra um esquema de preparação da madeira para 
análises químicas. 
 
FIGURA 14 – Esquema das etapas de preparação da madeira para análises 
químicas. 
 
 
4.3. Determinação da Umidade da Madeira. 
 
Como a madeira é um material higroscópico, o sistema água-madeira 
(relação) é muito importante em vários campos da tecnologia, física e química da 
madeira. 
Não é comum analisar-se amostras completamente secas, devido a 
possíveis mudanças na estrutura e composição, que acontecem durante a 
secagem e a dificuldade de pesagem de amostras sem a absorção de umidade do 
ambiente. Desta forma as amostras são geralmente pesadas na condição de secas 
ao ar após acondicionamento em ambiente de temperatura e umidade relativa do 
ar controladas, sendo a umidade determinada para as amostras separadamente. 
Os resultados das análises são usualmente relatadas como consistência 
do material ou seja PORCENTAGEM ABSOLUTAMENTE SECA (%A.S.). O teor de 
ESQUEMA DE PREPARAÇÃO DA MADEIRA PARA ANÁLISE QUÍMICA
BAGUETAS TORETES
ANÁLISE
ACONDICIONAMENTO
CLASSIFICAÇÃO
SERRAGEM
CAVACOS DISCOS
ÁRVORE
 
 
 
 
32 
água presente será a diferençapara 100 e equivale ao teor de umidade calculado 
em relação a massa úmida da amostra de madeira. 
 
 %A.S. = Peso seco x 100 
 Peso úmido 
 
Para análises químicas, três importantes tipos de determinação do teor 
de umidade na madeira são utilizados: 
 
1. Secagem em estufa ou a vácuo, 
2. Titulação com reagente seletivo para água, e 
3. Destilação com solvente imiscível em água. 
 
1. Secagem em estufa ou a vácuo 
 
O mais simples, bastante rápido e mais frequentemente método 
utilizado é a secagem em estufa à 103 + 2ºC, até peso constante ser atingido 
(existem várias normas). 
O valor da umidade que é determinado pode contudo, ser falsificado 
pela volatilização de substâncias como terpenos em coníferas, por exemplo. nestes 
casos, o método da secagem a vácuo em dessecador com anidrido fosfórico, 
geralmente fornece resultado mais preciso, mas apresenta a desvantagem de 
requerer períodos muito longos. 
Tempo de secagem mais curto pode ser conseguido usando-se estufa a 
vácuo e temperaturas de cerca de 60ºC, mas também neste caso substâncias 
voláteis podem escapar. 
 
 
2. Titulação com reagente seletivo de água 
 
O mais rápido e confiável método é a titulação de acordo com Karl 
Fisher (1935). A solução KF contém iodo, piridina, dióxido de enxofre e metanol, e 
reage quase que quantitativamente com a água. A titulação pode ser executada 
com determinação por ponto final potenciométrico. As substâncias contaminantes 
podem reduzir o iodo. Há também, muitas modificações, especialmente na 
composição do reagente. 
 
3. Destilação com solvente imiscível em água 
 
A determinação da umidade por destilação pode ser realizada com 
solventes como o xileno, tolueno, ou tricloroeteno, pela destilação da água contida 
na amostra. A água vaporizada é condensada e coletada num frasco separador 
graduado. Para se obter uma quantidade adequada de água, amostras muito 
grandes são necessárias neste método. 
 
4. Outros - métodos como técnicas de radiação nuclear, ressonância 
magnética nuclear e moderação de neutrons podem ser utilizados nas 
determinações da umidade de madeira e polpas celulósicas. 
 
 
 
 
33 
 
 
 
 
 
 
4.4. Extrativos 
 
Os extrativos da madeira são de uma grande gama de compostos 
químicos embora representem apenas uma pequena parte da madeira. 
Os extrativos de uma amostra de madeira podem ser isolados com o 
propósito de um exame detalhado da estrutura e composição de um ou mais dos 
seus componentes. 
Em geral, na análise da madeira, somente a quantidade é determinada 
após o isolamento. Por este método, madeira livre de extrativos é obtida, como 
material para o isolamento e análise dos componentes macromoleculares das 
paredes celulares. 
O isolamento dos extrativos é realizado por extração com solventes 
neutros e/ou misturas destes, em sucessão. De acordo com as diferentes 
solubilidades dos extrativos, muitos esquemas e sequências podem ser realizadas: 
 
Exemplos: 
 
 EXTRAÇÃO GRUPOS 
PRINCIPAIS 
SUBGRUPOS SUBSTÂNCIAS 
INDIVIDUAIS 
 Destilação a 
vácuo 
 Terpenos 
- fenóis 
- hidrocarbonos 
- lignanas 
 Monoterpenos 
- sesquiterpenos 
-di, tri, 
tetraterpenos 
- politerpenos 
Conifeno 
Careno 
Limoneno 
Pineno 
Borneol 
 Éter Ácidos graxos 
- óleos, gorduras 
- ceras, resinas 
- ácidos resinosos 
- esteróis. 
 Ácidos graxos 
não saturados, 
Ácidos graxos 
saturados. 
Ácido oleico 
Ácido linoleico 
 
 Extração 
alcoólica 
 Pigmentos 
coloridos 
- flobafenos 
- taninos 
- estilbenos 
 Flavonóides 
 Antociaminas. 
Taxifolin 
Quercetin 
Extração com 
H2O 
 Carbohidratos 
- proteínas 
- alcalóides 
 Matéria 
inorgânica 
 Monosacarídeos 
- amido 
-material péctico. 
Catíons e aníons. 
Arabinose 
Galactose 
Rafinose 
Ca, K, Mg, Na, Fe. 
 
 
 
 
 
34 
Frações voláteis contendo, por exemplo, terpenos, como no caso de 
coníferas, são isoladas principalmente por destilação a vapor. As extrações com 
solventes podem ser realizadas com diferentes solventes tais como : éter, 
acetona, benzeno, etanol, diclorometano, ou misturas destes. Ácidos graxos, 
ácidos resinosos, ceras, taninos e pigmentos coloridos, são as substâncias mais 
importantes extraíveis por solventes. 
Os principais componentes da fração solúvel em água, consistem em 
carbohidratos, proteínas e sais inorgânicos. A distinção entre os componentes 
extraíveis, derivados de etapas individuais de extração não é precisa em nenhum 
caso. Por exemplo, os taninos são principalmente solúveis em água quente, mas 
também são encontrados em extratos alcoólicos. 
A preparação da madeira para análises químicas, geralmente incluem a 
remoção de extrativos, se o procedimento da extração não interferir com as 
análises subsequentes. Por exemplo, as cinzas são normalmente determinadas em 
amostras que não sofreram extração, porque componentes inorgânicos podem ser 
removidos durante uma etapa de extração com água. 
Um procedimento padronizado que é utilizado frequentemente para a 
preparação da madeira livre de extrativos, é uma extração com álcool-tolueno 
(1:2) por 4 horas, seguido por extração com álcool 95% por 4 horas em extrator 
soxlet, e uma extração final com água quente para remover os resíduos dos 
solventes. 
 
4.5. Material inorgânico 
 
A porção inorgânica da madeira é analisada como cinza por incineração 
do material orgânico madeira a 600~850ºC. A porcentagem de cinzas estão entre 
0,2, - 0,5% no caso de madeiras de zonas temperadas, mas frequentemente 
valores mais altos podem ser encontrados em madeiras tropicais. 
Os principais componentes das cinzas da madeira são : K, Ca e Mg, e 
são obtidos na inceneração na forma de óxidos. 
Erros na determinação das cinzas, podem derivar de algumas perdas de 
metais cloro alcalinos e sais de amônia bem como oxidação insuficiente de 
carbonatos de metais alcalinos terrosos. 
Maior reprodutibilidade e valores superiores do conteúdo de cinzas 
resultam da chamada determinação de cinza sulfato. Neste método os sais 
inorgânicos são convertidos a sulfatos não-voláteis pela adição de H2SO4 (50%) 
durante a incineração. 
 
4.6 Métodos de deslignificação 
 (Preparação da Holocelulose) 
 
O termo holocelulose é usado para designar o produto obtido após a 
remoção da lignina da madeira. 
Uma deslignificação ideal deveria resultar na remoção total da lignina 
sem ataque químico dos polissacarídeos. porém não há procedimento de 
deslignificação que satisfaça este requerimento. 
Três critérios importantes podem ser definidos para a holocelulose : 
 
 
 
 
 
35 
* baixo conteúdo de lignina residual, 
* mínima perda de polissacarídeos, e 
* mínima degradação oxidativa e hidrolítica da celulose. 
 
Dois métodos comuns são aplicados na preparação de holocelulose em 
escala laboratorial: 
- Cloração alternando extrações com soluções alcoólicas quentes de 
bases orgânicas. 
- Deslignificação com solução acidificada de cloreto de sódio. 
 
Uma porcentagem de lignina residual geralmente permanece na 
holocelulose. Porções desta lignina residual são alteradas durante a 
deslignificação, tornando-se solúvel durante a determinação da lignina residual 
insolúvel em ácido por hidrólise ácida da holocelulose. Esta lignina solúvel em 
ácido pode causar erros de até 9% na análise somativa da madeira. 
Assim, somente seambas forem determinadas a análise somativa 
chegará próximo a 100%. 
 
4.7. Isolamento e determinação da celulose 
 
Há três principais tipos de métodos para isolamento e ou, determinação 
da celulose: 
a) Separação da principal fração de polioses e lignina residual da 
holocelulose. 
b) Isolamento direto da celulose da madeira, incluindo processos de 
purificação. 
 
c) Determinação do conteúdo de celulose pela hidrólise total da 
madeira, holocelulose ou alfa-celulose com subsequente determinação dos 
açucares resultantes. 
 
Em qualquer método de isolamento, a celulose não pode ser obtida em 
estado puro, mas somente como uma preparação mais ou menos bruta, a qual é 
geralmente chamada alfa-celulose, este termo foi dado por Cross e Bevan (1912) 
para a celulose de madeira que é insolúvel numa solução concentrada de NaOH. A 
porção que é solúvel no meio alcalino, mas precipitável na solução neutralizada é 
chamada de beta-celulose . Gama-celulose é o nome da porção que permanece 
solúvel mesmo na solução neutralizada. 
 
a. Separação da holocelulose - método mais comum, é feita extração 
sob nitrogênio em 2 etapas com 5 e 24% de hidróxido de potássio, o que resulta 
em celulose contendo ainda considerável % de polioses e lignina residual, com 
tratamentos repetidos podem ser reduzidos, simultaneamente o grau de 
polimerização e a quantidade de celulose decrescem. 
 
b. No isolamento direto da celulose da madeira, trata-se a madeira com 
ácido nítrico em etanol, com pré-aplicacão de hidróxido de potássio a 25%, o 
 
 
 
 
36 
tempo é reduzido a 1 hora. A celulose resultante é relativamente pura mas 
degrada por efeito hidrolítico. 
 
c. Os métodos de determinação sem isolamento, por hidrólise e 
subsequente determinação de açucares pode ser aplicado à madeira, bem como à 
holocelulose ou alfa-celulose. Um procedimento geral é a hidrólise com ácidos 
concentrados e etapas subsequentes com diluição da solução (hidrólise 
secundária). O H2SO4 é frequentemente utilizado, começando com 72% de 
concentração na 1ª etapa. 
 
 
4.8 Isolamento e determinação de polioses 
 
As polioses diferem da celulose analiticamente pela sua solubilidade em 
álcali. Algumas polioses são mesmo solúveis em água ( ex., arabinogalactanas). 
Assim, a distinção entre polioses solúveis em água (ex., taninos, 
material péctico) é algumas vezes difícil se a madeira é pré-tratada com água. 
Uma parte das polioses solúveis em álcali podem adicionalmente tornar-se 
solúveis durante extração com água quente. 
Durante a análise geral da madeira, a maioria das polioses são 
extraídas da holocelulose com soluções alcalinas aquosas de diferentes 
concentrações. 
Um procedimento padrão para isolamento e determinação é a extração 
com 5% e 24% de KOH sucessivamente. As soluções alcalinas de polioses são 
neutralizadas com ácido acético e tratada com excesso de etanol. A fração que 
precipita é chamada Poliose A (do extrato de 5% de KOH, e Poliose B (do 
extrato de 24% KOH). Após determinação das cinzas, a soma das duas frações 
representa a maior parte das polioses, sem se ter a quantidade exata da amostra. 
Isto é causado pela perda de pentosanas durante a deslignificação e pelas polioses 
residuais remanescentes na alfa-celulose e pelo fato de que nem toda a porção 
das polioses dissolvidas precipitam da solução alcoólica. 
Um valor característico, especialmente para polpas celulósicas é o 
chamado conteúdo de pentosanas, que estima a quantidade total de pentosanas 
sem a determinação dos açucares componentes individuais. O princípio do método 
é a conversão das pentosanas em furfural com ácido clorídrico ou brômico. 
Tratando-se a madeira ou polpa, com NaOH a 1% a quente, algumas 
polioses solúveis são extraídas juntamente com celulose degradada. Este valor 
indica o grau de deterioração por fungos ou outras reações de degradação durante 
a polpação ou branqueamento de polpas. 
 
 
4.9. Isolamento e determinação da lignina 
 
Devido as propriedades resultantes da estrutura molecular da lignina e 
de sua localização dentro da parede celular, seu isolamento de uma forma 
inalterada e exata não foram possíveis até agora. 
Todos os métodos de isolamento tem a desvantagem de alterar a 
estrutura nativa da lignina ou liberar somente partes relativamente não alteradas. 
 
 
 
 
37 
De modo geral, os métodos de isolamento da lignina podem ser 
divididos em dois grandes grupos: 
 
- métodos que produzem lignina como resíduo, e 
- métodos pelos quais a lignina é dissolvida sem reagir com o solvente 
utilizado para a extração ou formando derivados solúveis. 
 
Os extrativos devem ser previamente removidos para se evitar a 
formação da condensação de produtos com a lignina durante os procedimentos de 
isolamento. Também, qualquer ácido ou solvente como álcool, acetona, etc., 
devem ser totalmente removidos da amostra de madeira. 
No primeiro grupo de métodos de isolamento da lignina, obtém-se as 
chamadas ligninas ácidas, pela aplicação de ácido sulfúrico ou clorídrico, ou 
mistura de ambos, ou ainda outros ácidos mineiras. 
No caso do H2SO4, concentrações entre 68 e 78% (principalmente 
72%) são utilizadas no primeiro estágio da hidrólise, seguido por etapas com 
diluição da concentração para se obter hidrólise completa dos polissacarídeos. 
As ligninas ácidas obtidas com HCl super concentrado são menos 
concentradas que a obtida com H2SO4. 
As ligninas obtidas por hidrólise ácida não são utilizadas para 
determinação da sua estrutura, porque a estrutura e propriedades são alteradas 
predominantemente por reações de condensação, e contém também consideráveis 
quantidades de S (enxofre) e Cl (cloro), são porém aplicadas na estimativa do 
conteúdo de lignina na madeira. 
Entre o grupo de métodos que dissolvem a lignina, o mais importante 
método para se obter lignina relativamente não alterada é o MWL (milled wood 
lignin), lignina de madeira triturada, onde a madeira é triturada, classificada, e 
tratada com dioxano aquoso. 
Modificação do método tem sido tentada com tratamentos enzimáticos, 
com celulases, seguidos por extração com o dioxano aquoso, produzindo ligninas 
enzimáticas. 
A determinação do conteúdo de lignina é importante para análise da 
madeira, bem como para a caracterização de polpas celulósicas. 
Os métodos quantitativos podem ser divididos em : 
 
- diretos  lignina como resíduo. 
- indiretos  conteúdo calculado após a determinação dos polissacarídeos. 
  métodos espectofotométricos. 
  reações da lignina com agentes oxidantes. 
 
O método direto mais firmemente estabelecido é a determinação de 
acordo com Klason, lignina de Klason . Onde a hidrólise é realizada tratando-se 
amostras de madeira livre de extrativos, ou polpa não branqueada com H2SO4 a 
72% e uma etapa final com H2SO4 a 3% sob condições definidas. 
Os métodos indiretos são utilizados principalmente para determinação 
da lignina residual em polpas celulósicas, onde os resultados são expressos em 
termos de grau de deslignificação, grau de cozimento, dureza, branqueabilidade, 
etc. 
 
 
 
 
38 
São métodos geralmente restritos à polpas com rendimentos inferiores 
a 70%. 
 
Os dois principais métodos são: 
- Número de Permanganato (nº Kappa) - oxidação da lignina residual 
com permanganato de sódio, em solução acidificada. 
- Número ROE - reações de oxidação e substituição causadas pelo 
consumode cloro gasoso. 
A Figura 15 ilustra algumas etapas de análise química da madeira e 
polpa celulósica; 
 
Preparação de amostras 
Moinho de facas 
Determinação do 
número kappa 
(lignina na polpa 
celulosica) 
Análises químicas - filtragem 
 
 
FIGURA 15 – Etapas de análises químicas da madeira e polpa celulósica (Fotos 
KLOCK e MARIN, 2005). 
 
 
5. REAÇÕES QUÍMICAS DA MADEIRA 
 
5.1. Ação de substâncias químicas 
 
A madeira é consideravelmente resistente a ação de solventes e de 
substâncias químicas. Não se conhece qualquer solvente capaz de dissolver a 
madeira sem que ocorra um ataque químico. Em parte tal característica é 
decorrente da complexa estrutura química da madeira: a aplicação de um solvente 
ou a reação com uma substância química que pode ter efeito em alguns dos 
componentes químicos da madeira pode não ter qualquer ação sobre os demais 
constituintes. A diferença de comportamento da lignina e dos polissacarídeos 
evidencia esta característica, permitindo até a sua separação. 
 
 
 
 
 
39 
1. Ação de solventes neutros 
 
A madeira não é atacada em temperatura ambiente por solventes 
neutros e água fria, os quais solubilizam somente substâncias extrativas. Esta 
extração é relativamente rápida se a madeira for reduzida a pequenos pedaços, e 
a quantidade de substâncias extraídas não aumenta de forma significativa depois 
de certo tempo, mesmo utilizando-se novas quantidades do solvente. 
A quantidade de substância extraída pela água aumenta 
significativamente com a elevação da temperatura. Tal fato decorre do aumento 
de acidez causada pela hidrólise dos grupos acetila formando ácido acético. O pH 
do extrato chega a 3,5 ~ 4,5. Então praticamente ocorre uma extração com ácido 
fraco e aparecem produtos de hidrólise tanto de polissacarídeos como de lignina. 
Ao contrário do que ocorre com a água fria, a quantidade de substâncias extraídas 
com água quente aumenta com o aumento do tempo de extração. 
Exemplo: em um experimento com uma amostra de Pinus banksiana 
"jack pine" obteve-se os seguintes resultados: 
* - em água fria apresentou 1% de extrativos; após 72 horas apenas 
pequena quantidade adicional foi dissolvida; 
* - em água quente, após 3 horas obteve-se 3% de extrativos, sendo que 
após 200 horas, obteve-se cerca de 28% de material dissolvido. 
Como há dissolução tanto de carbohidratos como de lignina, a fração 
solubilizada, constitui a chamada "madeira solúvel". 
À temperaturas mais elevadas (150 ~ 175ºC) ocorre aumento da 
solubilidade em função do tempo aumenta consideravelmente e cerca de 20 a 
30% da madeira é dissolvida em poucas horas. 
O efeito da água ou de ácidos diluídos à temperaturas de 150 ~ 170ºC 
constitui a pré-hidrólise, e é utilizado como primeiro passo na produção de polpa, 
principalmente de folhosas. 
A ação de solventes neutros, não aumenta sensivelmente até 100ºC. 
Mas a 150 ~ 170ºC ocorre reação entre a lignina e álcoois e uma parte 
considerável de lignina é dissolvida. 
 
 
2. Ação de ácidos 
 
A madeira tem uma considerável resistência à ação de ácidos diluídos à 
temperatura ordinária. Desta forma tanques de madeira podem ser utilizados para 
conter soluções aquosas diluídas de ácidos minerais. 
Ácidos mais concentrados (H2SO4 a 60% ou HCl a 37%) podem atacar 
rapidamente a madeira. 
À temperaturas elevadas ( + de 100ºC) mesmo ácidos minerais diluídos 
(H2SO4 e HCl a 3%) ocasionam hidrólise de grande parte das polioses. A celulose 
é atacada mais lentamente por causa de sua estrutura cristalina. A hidrólise para 
obtenção de açucares ou obtenção de lignina pode ser feita com ácidos mais 
concentrados (H2SO4 a 72%, HCl a 40%, H3PO4 a 85%). 
Hidrólise da madeira por processos comerciais, fornecem açucares que 
são comercialmente recuperáveis para fins de alimentação, ou utilizados para 
produção de leveduras, ou ainda para fermentação e obtenção de etanol. Em tais 
 
 
 
 
40 
processos os custos dos ácidos são fatores importantes, e são geralmente 
utilizados ácidos diluídos. 
 
 
 
 3. Ação de bases 
 
Soluções de bases fortes (NaOH, KOH, Ca(OH)2) dissolvem uma 
quantidade considerável de constituintes da madeira mesmo à temperatura 
ordinária. Soluções de NaOH são indicadas para remover pentosanas de folhosas 
(80ºC). O tratamento da madeira com NaOH (100ºC) remove algumas substâncias 
aromáticas, tais como vanilina, siringilaldeido, etc. 
À temperaturas mais elevadas (100 ~ 180ºC) uma quantidade maior de 
substâncias é dissolvida. 
Na produção de polpa pelo processo soda, a madeira é submetida a 
uma solução de soda a 4%, a qual remove a maior parte da lignina e uma 
considerável fração de polioses. 
 
4. Ação de sais 
 
Soluções aquosas de sais, à temperaturas de até 100ºC, tem efeito 
quase idêntico ao da água. 
Soluções aquosas de xilenosulfonato de sódio, salicilato de sódio e 
benzoato de sódio, dissolvem a maior parte da lignina de folhosas e menor 
quantidade quando se trata de coníferas (à temperaturas elevadas) 
Dois sais tem particular interesse, devido a sua utilização comercial na 
produção de celulose. São eles, o sulfeto de sódio e o sulfito de sódio, ou outros 
sulfitos. Os radicais HS- e HSO3
- são efetivos agentes deslignificantes. 
 
5. Agentes oxidantes 
 
O oxigênio atmosférico não tem efeito sobre a madeira à temperatura 
ordinária, e na ausência de agentes deterioradores, a madeira permanece 
inalterada por centenas de anos. À temperaturas elevadas ocorre a pirólise e 
acima da temperatura de ignição a combustão ocorre na presença do ar 
(oxigênio). 
A ação de agentes oxidantes como o cloro, hipocloritos e dióxido de 
cloro, consiste basicamente na reação com a lignina formando compostos solúveis. 
Pode-se inibir a oxidação, tratando a madeira com diazometano. 
A madeira é bastante reativa face a agentes oxidantes fortes, como o 
permanganato de potássio, ácido crômico, peróxido de hidrogênio, peróxido de 
sódio e ácido nítrico concentrado. 
Estes agentes não dissolvem somente a lignina, mas também parte dos 
carbohidratos, com formação de grupos carbonílicos e carboxílicos. 
Quando soluções diluídas de agentes oxidantes fortes são usados, as 
reações são mais suaves. 
O peróxido de hidrogênio pode ser usado no branqueamento. 
 
 
 
 
41 
A ação do ácido periódico é diferente dos demais agentes oxidantes, 
pois dissolve os polissacarídeos deixando como resíduo a lignina (periodato de 
lignina). 
A oxidação da lignina com nitrobenzeno e óxido de cobre, em soluções 
alcalinas, permite obter vanilina a partir de coníferas e vanilina e siringialdeido a 
partir de folhosas. 
6. Agentes redutores 
 
Os agentes redutores são em geral usados no branqueamento de 
pastas mecânicas (borohidreto de sódio e hidrosulfito de sódio), melhorando a 
alvura por reações com pigmentos coloridos da madeira. 
 
7. Hidrogenação 
 
A reação da madeira com o hidrogênio é também uma reação de 
redução. 
Na presença de um catalisador adequado, forma uma mistura de 
produtos líquidos e gasosos. 
Como catalisadores podem ser usados o níquel, cobre, ferro, cromo, 
molibdênio, zinco e cobalto. Para se promover a hidrogenação a madeira deve 
estar num meio líquido adequado. 
Quando o líquido usado é a água, ocorre paralelamente à hidrogenação, 
uma hidrólise (hidrogenólise). 
Pode ser usado como líquido também, a mistura etanol-água (1:1) e o 
dioxano. A hidrogenação da madeiraproduz uma mistura complexa de compostos. 
As quantidades destes compostos dependem da espécie e quantidade do 
catalisador, da temperatura e de outros fatores. A hidrogenação da lignina, acima 
de 250ºC, leva a obtenção de compostos contendo uma cadeia de três átomos de 
carbono, ligada à uma cadeia cíclica de seis carbonos. 
A madeira pode ser totalmente liquefeita na presença do catalisador 
Raney/níquel, originando uma solução amarelo-pálida transparente. 
 
8. Formação de Esteres e Éteres 
 
a. Nitração 
 A madeira reage com o ácido nítrico para formar nitratos, tanto com 
a lignina, como com os carbohidratos. 
A madeira nitrada pode ser fracionada por solventes separando frações, 
as quais, representam nitratos de celulose, polioses e lignina, respectivamente. A 
nitração com uma mistura de ácido nítrico, ácido fosfórico e anidrido fosfórico 
(62:26:10) produz um nitrato de celulose com mínima degradação. O nitrato de 
celulose obtido, calculado a quantidade correspondente em celulose corresponde 
aproximadamente a quantidade de alfa celulose isolada pela deslignificação da 
madeira com extração alcalina. 
A madeira reage prontamente sob aquecimento, com ácido nítrico quer 
em soluções aquosas, quer em soluções alcoólicas, com a formação de nitrato 
solúvel de lignina. A maior parte das polioses são, dissolvidas mas a celulose é 
 
 
 
 
42 
praticamente inatacável, exceto por uma redução no peso molecular resultante da 
hidrólise. 
O método com soluções alcoólicas é usado para determinações 
quantitativas da celulose, aquecendo a madeira moída com mistura de ácido 
nítrico e metanol sob refluxo. 
 
 
b. Esterificação 
Além da formação de esteres inorgânicos, os grupos hidroxílas dos 
constituintes da madeira, podem ser esterificados com ácidos orgânicos. 
O tratamento da madeira com anidrido acético e ácido sulfúrico, resulta 
em produtos acetilados. 
Quase a totalidade dos grupos hidroxilas, tanto da lignina como da 
celulose, são esterificados com este procedimento, embora parte das polioses 
também se dissolva. A madeira acetilada torna-se solúvel em solventes orgânicos 
somente depois da hidrólise ácida. 
 
9. Decomposição térmica da madeira 
 
A rápida combustão da madeira é a base do uso da madeira como 
combustível. O aquecimento ou queima da madeira na ausência de oxigênio, 
conduz a pirólise, a qual produz uma grande variedade de produtos, deixando 
como resíduo o carvão. É a base da destilação seca da madeira. A madeira é 
estável a 100ºC exceto pela eliminação da umidade. Entre 100 e 250ºC a madeira 
escurece e perde sua resistência embora mantenha sua estrutura. A altas 
temperaturas (500ºC) ocorre a carbonização e desprendem-se mais substâncias 
voláteis. A reação (na ausência de ar) torna-se exotérmica entre 275~280ºC. 
Na destilação seca separam-se as seguintes frações: gases não 
condensáveis, líquido pirolenhoso, alcatrão e carvão. 
 
10. Resistência ao tempo 
 
Madeiras expostas ao tempo sem uma camada protetora, escurecem, 
tornam-se ásperas. O efeito das intempéries limita-se a superfície. Na ausência de 
deterioração por agentes destruidores e erosão da madeira pela exposição ao 
tempo é muito lenta ( 0,0025 polegadas/ano); geralmente resulta da oxidação da 
celulose e lignina. Esta erosão aumenta em atmosferas poluídas (dióxido de 
enxofre). 
 Trata-se da degradação física e química da madeira quando exposta aos 
elementos naturais e em alguns casos a chuva ácida. 
 A deterioração física provoca: 
1.Mudanças de cor, 
2.Aspereza superficial, 
3.Rachaduras, e 
4.Fissuras. 
 
Já a deterioração química é um fenômeno superficial sendo : 
 
 
 
 
 
43 
1.Sequência de reações de radicais livres. 
2.Quebra da estrutura da lignina. 
3.Mudanças de cor. 
 
 Os fatores que afetam a madeira quando exposta no ambiente: 
Luz solar: 
 
1.Raios Ultra violeta 
2.Luz visível 
 
Umidade: 
1.Chuva 
2.Orvalho 
3.Vapor d´água 
 
Calor: 
1.Velocidade das reações. 
E chuva ácida provocada pela alta concentração de Dióxido de enxofre (SO2 ). 
 
11. Biodegradação da madeira 
 
A degradação da madeira é causada por numerosos fungos que podem 
crescer na madeira e liberar enzimas e/ou ácidos que geralmente atacam a fração 
carbohidrato por hidrólise e, a uma extensão menor causam a oxidação da lignina. 
O crescimento de fungos é mais favorável onde oxigênio atmosférico é 
pleno em temperaturas entre 20 e 40 graus centígrados, e em madeira que é 
moderadamente ácida e que se encontra com teor de umidade entre 20 e 100%. 
Uma das melhores maneiras de “preservar”a madeira (em toras) é de manter seus 
espaços vazios cheios d’água, a madeira seco a um teor de umidade abaixo de 
20% é também relativamente resistente ao ataque por fungos. 
As espécies de madeira variam grandemente na sua resistência à 
degradação, embora somente o cerne da madeira que apresenta resistência 
significativa. Esta é atribuída a materiais (frequentemente fenólicos) que são 
encontrados na fração de extrativos da madeira e são tóxicos a fungos e mofo. 
A Figura 16 mostra madeira verde de Pinus spp estocada no campo por 
cerca de três semanas com a presença de fungos. 
 
 
 
 
 
44 
 
FIGURA 16 – Topo de tora verde de Pinus spp estocada ar livre com a presença de 
fungos de bolor e inicio de biodegradação (Foto MARIN, 2005). 
6. CELULOSE 
 
A celulose é o composto orgânico mais comum na natureza. Ela 
constitui entre 40 e 50% de quase todas as plantas. Há estimativas de que cerca 
de 50 bilhões de toneladas deste composto químico são produzidas por ano. A 
celulose está presente também em bactérias e algas, mas em pequenas 
proporções. A celulose está localizada principalmente na parede secundária das 
células vegetais. 
O estudo da química da celulose iniciou em 1838 com Payen, que 
mostrou por análise elementar que o tecido de plantas contém um componente 
majoritário com 44,4% de carbono; 6,2% de hidrogênio e 49,3% de oxigênio, o 
que é equivalente a uma fórmula empírica de C6H10O5 e um peso molecular de 
162. Desde que, a análise do peso molecular da celulose indicava pesos muito 
maiores que 162, era evidente que a celulose era, ou um alto polímero (molécula 
constituída por um grande número de unidades repetidas relativamente simples 
conectadas por ligações químicas), ou um agregado de moléculas simples unidas 
por forças de associação secundárias. Evidências conseguidas após 1930, 
provaram que a celulose é um polímero composto por um grande número de 
unidades repetidas. Posteriormente foi provado que estas unidades derivam-se da 
condensação da D-glucose, (um açucar simples - monossacarídeo hexose 
C6H12O6). As formas de representação da molécula de glucose são apresentadas 
na Figura 17. 
 
 
 
 
 
45 
 
FIGURA 17 - Formas de representação gráfica da molécula de -d-glucose. 
 
 
A designação D refere-se a posição do grupo OH à direita do átomo C 
assimétrico mais distante do grupo aldeído. (Dextrogiro), quando acontece o 
contrário, isto é, o grupo OH encontra-se à esquerda do carbono 5, designa-se 
como L (Levogiro). 
Um carbono (C) assimétrico apresenta átomos ou grupos diferentes em 
cada uma de suas quatro valências, no caso carbono 5. 
Os seis átomos de carbono na cadeia são numerados por convenção,começando pelo carbono aldeído (1). Em soluções aquosas a glucose aparece 
principalmente em formas de anéis fechados do que na forma aldeídica de cadeia 
aberta. A forma de anel de maior interesse para nós, é a beta-D (-D) forma 
hemiacetal. 
A forma molecular  refere-se a posição do grupo OH (ou grupo de 
ligação oxigênio) no carbono l. Quando o grupo está no lado oposto da cadeia do 
anel hemiacetal (C1 - O - C5), o açucar é chamado , e quando do mesmo lado, 
alpha  
As formas de glucose aldeídica e hemiacetal contém o mesmo número 
e tipo de átomos mas um rearranjo ocorreu entre os carbonos 1 e 5. 
A conformação piranose em cadeira é atualmente aceita como a 
descrição mais acurada da molécula de glucose. A figura 16, na página 66, 
apresenta a dimensão espacial de uma molécula de glucose. 
O polímero celulose “puro” pode ser hidrolisado à D-glucose, podendo 
ser considerado como um polímero de anidroglucose, significando o prefixo 
 
 
 
 
46 
anidro, que a água é perdida da unidade de glucose durante sua condensação em 
celulose. 
 
Reações de Hidrólise e Condensação da D-Glucose e Celulose. 
 
 
 
O n refere-se ao número de unidades anidroglucose repetidas numa 
molécula de celulose e é comumente designada como Grau de Polimerização - GP. 
O peso molecular da celulose portanto é, igual para todos os propósitos 
práticos a 162 x GP. 
Pelo fato da estrutura piranósica da D-Glucose envolver os 5 grupos 
hidroxilas, apenas os grupos 1 e 4 permanecem disponíveis para a formação das 
pontes entre as unidades de glucose, desta forma provou-se que as ligações são 
do tipo 1,4 -  glucosídica. 
A ligação 1,4 -  distingue a celulose da fração linear do amido que é 
um polímero 1,4 - -D-anidroglucose. A ligação beta resulta numa rotação de 180 
graus do plano de unidades alternadas de glucose resultando numa cadeia 
molecular balanceada que torna possível um moléclua de cadeia linear capaz de se 
orientar em estruturas fibrosas e cristalinas de alta resistência à tensão, ao 
contrário das moléculas de amilose que assumem formas espirais e não formam 
fibras sob condições normais. 
A celulose possui uma extremidade redutora no carbono 1, e outra não 
redutora no carbono 4, e reconhece-se que no seu estado natural e não 
degradado a celulose só contém monomeros D-glucose. 
 
6.1. Conceito 
 
Celulose é um polissacarídeo que se apresenta como um polímero de 
cadeia linear com comprimento suficiente para ser insolúvel em solventes 
orgânicos, água, ácidos e álcalis diluídos, à temperatura ambiente, consistindo 
única e exclusivamente de unidades de  - D - anidroglucopiranose, que se ligam 
entre si através dos carbonos 1- 4 , possuindo uma estrutura organizada e 
parcialmente cristalina. As fórmulas de representação da celulose são 
apresentadas nas Figuras 18 e 19. 
 
 
 
 
 
47 
O
O
O
O
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
O
O
OO
O
H H
H
H HH
H
H
H
H
H
HH H
H H
H
H
H
HOH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
Unidade de CELULOSE
1,03 nm
a.
CELUBIOSE
 
O O
CH2OH CH2OH
O O
H HH
H
H
HH H
H
H
OH
OH OH
OH
OH
OH
cadeia de celulose
extremidade
não redutora
extremidade
 redutora
1
2
3
4
5
 6
1
23
4
5
6
b.
 
 
 
FIGURA 18 - Fórmula da celulose; 
 A. Parte central da cadeia molecular, 
 B. Grupos terminais redutores e não redutores. 
 
O
O
O
O
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
O
O
O O
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
 
 
FIGURA 19 - Fórmula estereo química da celulose 
 
6.2 Fontes de celulose 
 
a. Algas marinhas, exemplo: valônia que possui longas microfibrilas. 
 
b. Pêlos de frutos - pericarpo, exemplos: algodão, casca de côco. No 
algodão é encontrada a celulose mais pura 98%. 
c. Fibras de floema-líber, exemplos: juta, linho, cânhamo, rami, etc. 
 
d. Gramíneas-monocotilêdoneas, exemplos: esparto, bagaço de cana, 
bambu, palhas de cereais, etc. 
 
e. Fibras do xilema-lenho, exemplos: madeiras utilizadas 
comercialmente, de fibras longas (coníferas), e de fibras curtas (folhosas). 
 
 
 
 
 
48 
f. Celulose artificial, exemplo: rayon, viscose, etc. 
 
A forma mais pura de celulose 99,8% pode ser obtida do algodão 
(98%) por desengorduramento com solvente orgânico e extração com solução a 
quente de hidróxido de sódio a 1%. O quadro a seguir exemplifica o conteúdo 
médio de celulose em várias plantas. 
 
Planta Celulose (%) 
Algodão 95 - 99 
Rami 80 - 90 
Bambo 40 - 50 
Madeira 40 - 50 
Casca de árvores 20 - 30 
Musgos 25 - 30 
Bacteria 20 - 30 
 
 
6.3. Estrutura da celulose 
 
Moléculas de celulose são completamente lineares e tem forte 
tendência para formar pontes de hidrogênio inter e intramoleculares. Feixes de 
moléculas de celulose se agregam na forma de microfibrilas na qual regiões 
altamente ordenadas (cristalinas se alternam com regiões menos ordenadas 
(amorfas). As microfibrilas constroem fibrilas e estas constroem as fibras 
celulósicas. Como consequência dessa estrutura fibrosa a celulose possui alta 
resistência à tração e é insolúvel na maioria dos solventes. 
A estrutura cristalina da celulose tem sido caracterizada por análise de 
difração de raio X e por métodos baseados na absorção de luz infra-vermelha 
polarizada. 
A massa molecular varia muito (de 50.000 a 2.500.000) dependendo da 
origem da amostra. O comprimento da cadeia é expresso em termos de grau de 
polimerização GP ( em inglês DP - Degree of Polimerization), dado pela expressão: 
 
GP = massa molecular da celulose / massa molecular de uma unidade 
glucosídica 
Como a massa da molécula de glucose é 162, então 162 x GP leva a 
massa molecular da celulose. 
A fibra de celulose consiste em uma mistura de moléculas de celulose 
de tamanhos diferentes. Portanto, quando se fala de grau de polimerização ou 
massa molecular para uma certa amostra, refere-se ao valor médio. 
O grau de polimerização da celulose varia de 1.000 a 15.000 (massa 
molecular de 162.000 a 2.430.000). A origem e a degradação da amostra, bem 
como o método empregado para a determinação do G.P., têm influência marcante 
sobre o valor obtido. 
A Figura 20 abaixo exemplifica o grau de polimerização da celulose 
presente em tipos de fibras. 
 
 
 
 
 
49 
 
 
FIGURA 20 – Exemplos do grau de polimerização médio da celulose em materiais 
fibrosos. 
 
Os grupos hidroxilas (OH), são responsáveis pelo comportamento físico 
e químico da celulose, sendo capazes de formar dois tipos de pontes de 
hidrogênio, em função do seu posicionamento na unidade glucosídica. Existem 
pontes de hidrogênio entre grupos OH de unidades glicosídicas adjacentes da 
mesma molécula de celulose, que são ligações INTRAMOLECULARES, responsáveis 
por uma certa rigidez das cadeias unitárias. Também ocorrem ligações entre 
grupos OH de moléculas adjacentes de celulose, constituindo as chamadas 
ligações INTERMOLECULARES, estas ligações são responsáveis pela formação das 
estruturas supra-moleculares e são apresentadas. A Figura 21 ilustra a interação 
entre as moléculas de celulose formando microfiblilas.50 
FIGURA 21 – Ilustração esquemática da interação das moléculas de celulose. 
 
Os feixes de cadeias moleculares são unidas por pontes de hidrogênio 
(forças de Van der Waals) intermoleculares. A Figura 22 mostra os locais de 
formação das pontes de hidrogênio nas moléculas. 
 
 
 
 
FIGURA 22 – Ilustração esquemática das posições onde podem se formar pontes 
de Hidrogênio nas moléculas de celulose. 
 
Assim o arranjo é compacto, e as regiões cristalinas, consequência do 
grande número de ligações, resultam da forte interação entre as moléculas de 
celulose. 
As estruturas primárias formadas pelas pontes de hidrogênio, são as 
fibrilas, que formam por sua vez as camadas da parede celular. 
As pontes de hidrogênio não ocorrem somente com hidroxilas da cadeia 
celulósica, mas também com as hidroxilas da água. 
A celulose nativa é parcialmente cristalina e o grau de cristalinidade 
medido por difração de raio X varia de 50 a 70%, também medidas pelo mesmo 
processo indicam que a cada ~ 600 Ansgtrons de celulose cristalina, a estrutura 
apresenta regiões amorfas. A Figura 23 ilustra esquematicamente as regiões 
cristalinas e amorfas da microfibrila e as regiões cristalinas após hidrólise ácida. 
 
 
Posições onde ocorrem a formação de pontes de hidrogênio 
intermoleculares 
 
 
 
 
51 
FIGURA 23 – Esquema das regiões cristalinas e amorfas na microfibila 
cellulósica. 
 
Apesar da existência de inúmeras hidroxilas em sua cadeia a celulose 
cristalina é de difícil dissolução. Termodinamicamente, para que a dissolução 
ocorresse espontaneamente, a variação de energia livre de Gibbs (F) deveria ser 
negativa para o processo, isto é: 
 
F = H - T. S < 0 ( T = temperatura). 
 
Para solventes de baixa massa molecular a entalpia (H ) é positiva e 
de elevada grandeza, o que significa que uma grande quantidade de energia 
deveria ser posta no sistema para sobrepujar as forças de atração existentes entre 
as moléculas de celulose; já a entropia (S) é positiva mas de pequena 
magnitude. 
Isto ocorre porque o ganho de entropia das moléculas de celulose, na 
transição de um estado mais ou menos ordenado para um estado desordenado em 
solução, é pequeno por serem as cadeias celulósicas bastante rígidas, não 
podendo assumir muitas configurações como uma macromolécula flexível. 
Os grupos funcionais na molécula de celulose tem um efeito apreciável, 
que explica suas propriedades físicas e químicas: 
Como um poliálcool, ela pode oxidar-se com a formação de grupos 
- CHO, -C=O e -CO2H. A acidez observada na celulose é devida, não aos grupos 
presentes em sua molécula, mas resulta da presença acentuada dos grupos 
hidroxílicos. 
A Figura 24 ilustra a formação dos grupos de moléculas de celulose de 
forma didática para fins de entendimento. 
 
 
 
 
 
 
52 
FIGURA 24 – Ilustração didática da formação dos grupos de moléculas 
celulósicas. 
 
6.4 Histerese 
 
A celulose, embora seja insolúvel em água, possui grande afinidade 
com esta. Quando seca, absorve a umidade do ar até alcançar um equilíbrio com a 
atmosfera; a quantidade de água é progressivamente aumentada. Se a absorção é 
elevada até o ponto de saturação e a umidade relativa do ar é progressivamente 
diminuída, a quantidade de água absorvida também decresce de forma 
progressiva, porém os novos valores de equilíbrio, para uma dada umidade 
relativa do ar são ligeiramente mais altos do que os para a curva de absorção. 
este fenômeno é conhecido como Histerese. 
A explicação para o fenômeno da Histerese baseia-se na interconversão 
da ponte de hidrogênio de celulose-água e celulose-celulose. Durante a dessorção, 
muitas pontes de hidrogênio entre a celulose e a água são convertidas em pontes 
de celulose-celulose, as quais somente podem ser desfeitas pela absorção de água 
à pressão de vapor elevada. A Figura 25, apresenta as isotermas de absorção e 
dessorção para a madeira e o algodão. 
O fenômeno da Histerese também é observado com outros líquidos 
polares além da água. 
 
 
 
 
FIGURA 25 – Histerese, curvas de desorção e adsorção do tipo sigmóide, típica da 
celulose e madeira. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
53 
6.5. Reações Químicas da Celulose 
 
1. Aspectos gerais 
 
As reações da celulose com compostos inorgânicos são governadas, em 
grande parte, pela sua constituição molecular e estrutura física. 
Além da capacidade de sofrer hidrólise que equivale a ruptura nas 
ligações hemiacetálicas entre as unidades de anidroglucose, a celulose reage 
através dos grupos alcoólicos e grupos hemiacetálicos (grupo terminal redutor). 
O grupos alcoólicos podem sofrer, principalmente, reações de adição, 
subtituição e oxidação. 
Os grupos redutores geralmente reagem através de redução e 
oxidação. 
Como ressaltado anteriormente, cada macromolécula é formada de 
unidades de anidroglucose contendo cada uma 3 grupos OH (um álcool primário e 
dois álcoois secundários). Consequentemente, a reatividade da celulose está em 
função da acessibilidade dos grupos OH para reagirem e/ou possibilidade do 
reagente penetrar através das microfibrilas. Se o reagente penetra unicamente na 
região amorfa da estrutura, a reação aumenta mas o produto final será 
desuniforme porque não ocorrerão reações nas regiões cristalinas. 
As experiências têm mostrado que geralmente o grupo hidroxílico do 
carbono 6 (primário) é o mais reativo de todos. 
 
 
 
2. Reatividade da Celulose 
 
 Uma vez que a estrutura das fibras celulósicas naturais é bastante 
heterogênea, é lógico se supor que existem regiões de variável acessibilidade aos 
reagentes químicos. Desde que se mantenha a estrutura cristalina da celulose, 
todas as reações das microfibrilas se iniciam na superfície e continuam para o 
interior das mesmas. Existem dois casos em que não ocorrem reações das 
microfibrilas, conduzindo a reatividade insatisfatória. 
O inchamento da celulose, principalmente o intra-cristalino, aumenta a 
acessibilidade dos reagentes e como consequência a reatividade. Por essa razão 
em geral, utiliza-se de soluções cáusticas para a indução desse fenômeno. 
Os pré-tratamentos para inchamento da celulose são práticas usuais na 
indústria de derivados de celulose, pois isso aumenta a reatividade da celulose. 
 O inchamento, principalmente o intra-molecular, expõe as superfícies 
das fibrilas aos reagentes e assim cada fibrila reage ao longo de seu comprimento. 
 
3. Principais reações da celulose 
 
As reações mais importantes a serem destacadas para a celulose 
correspondem a: 
 
* - reações das ligações glucosídicas (degradação da celulose). 
* - reações de adição. 
 
 
 
 
54 
* - reações de substituição. 
 
3.1. Reações das ligações glucosídicas 
 
Como reação das ligações glucosídicas entende-se o rompimento das 
mesmas entre os monômeros de glucose. Esse rompimento dependendo das 
condições pode se estender por toda a cadeia de celulose, daí porque a reação ser 
muitas vezes denominada de degradação da celulose. 
Em geral o rompimento das ligações glucosídicas levam ao rompimento 
de moléculas com menor grau de polimerização, o que afeta diversas propriedades 
da cadeia molecular da celulose ( viscosidade, peso molecular, resistência, etc.). 
Em alguns casos a degradação da celulose é desejadacomo por 
exemplo nos estudos sobre sua estrutura física e química, bem como nos 
processos de obtenção de açúcares à partir da madeira. Mas em verdade, na 
maioria das aplicações industriais da celulose, a degradação é indesejável para 
evitar-se por exemplo a diminuição de sua resistência física. 
Há diversos tipos de reações de rompimento da ligação glucosídica, 
podendo ocorrer pela ação mecânica. Alguns exemplos são dado a seguir. 
 
3.1.1. Degradação hidrolítica 
 
Este tipo de reação refere-se à cisão da ligação acetal da cadeia de 
celulose pela ação de um ácido ou base. 
Em geral a hidrólise leva a um aumento no poder de redução da 
mistura da reação devido ao aumento do número de grupos redutores. 
 
 
 
 
FIGURA 26 - Hidrólise alcalina da celulose. 
 
O nível de degradação hidrolítica evidentemente está na dependência 
de uma série de fatores como: origem da celulose, concentração do agente 
químico de degradação, temperatura, etc. 
A degradação hidrolítica pode ser homogênea ou heterogênea, 
dependendo se a celulose é, respectivamente, solúvel ou não no meio de reação. 
Por exemplo em ácido fosfórico concentrado, o qual é um solvente da celulose, 
ocorre degradação homogênea enquanto que em ácido sulfúrico ou clorídrico 
 
 
 
 
55 
concentrado ocorre degradação heterogênea pelo fato da celulose não ser solúvel 
nesses ácidos. A hidrólise alcalina da celulose está representada na Figura 26. 
A hidrólise heterogênea da celulose é mais importante industrialmente 
do que a homogênea. Esta ocorre principalmente, na manufatura de acetato da 
celulose, enquanto aquela ocorre tanto em processos de cozimento e 
branqueamento de materiais lignocelulósicos como nos processos de fabricação de 
derivados de celulose. 
A hidrólise homogênea gera como produto final D-glucose. O 
procedimento tradicional para se chegar até ela consiste no tratamento da 
celulose com ácido sulfúrico de concentração elevada (51 a 75%) ou ácido 
fosfórico concentrado (80 a 86%). 
Na hidrólise heterogênea a celulose mantém sua estrutura fibrosa. 
Primeiramente, tem-se o ataque e a solubilização da celulose das regiões amorfas, 
mais acessíveis à penetração do reagente. Em seguida, a velocidade de hidrólise 
diminui, correspondendo à degradação da celulose das regiões cristalinas ou 
ordenadas. A fração mais facilmente hidrolizável representa, geralmente, ao redor 
de l0 a l2% em peso da amostra de celulose. 
 
3.1.2. Degradação por compostos oxidantes 
 
A celulose é facilmente oxidada, sendo os grupos hidroxilas e aldeídicos 
os pontos mais suscetíveis ao ataque. A maioria dos processos de oxidação 
ocorrem ao acaso e levam, principalmente, à introdução de grupos carbonilas e 
carboxilas em várias posições das glicoses da cadeia de celulose. As ligações 
glucosídicas ativadas pelos grupos introduzidos na cadeia de celulose podem 
sofrer degradação em meio ácido ou alcalino. Portanto, a degradação oxidativa 
consiste de uma oxidação seguida de degradação hidrolítica. 
A reação de oxidação, também denominada oxicelulose, pode conter 
quantidade, natureza e distribuição variada de grupos oxidados, dependendo do 
tipo de agente oxidante usado e das condições de reações empregadas. Alguns 
oxidantes têm ação específica, atacando e formando apenas determinados 
grupos. Dentre esses oxidantes de ação específica, encontra-se o hipoiodito, o 
clorito e o periodato. Os dois primeiros, sob condições cuidadosamente 
estabelecidas, oxidam apenas os grupos aldeídicos para grupos carboxílicos 
(Figura 27) e, o último, oxida os grupos hidroxilas dos carbonos 2 e 3, para grupos 
aldeídicos (Figura 28). 
 
 
 
 
 
 
 
56 
HC
HCOH
HOCH
HCO
HCOH
CH2OH
HClO2
ou
HlO
COOH
HCOH
HOCH
CH2OH
HCOH
 
 
FIGURA 27 – Reação de oxidação da celulose com hipoiodito e/ou hipoclorito. 
 
 
 
O O
O
O
O
O
CHO CHO
CH2OH
OH
OH
CH2OH
HIO4
 
 
FIGURA 28 - Reação de oxidação da celulose com periodato. 
 
Dentre os agentes não específicos, encontra-se o cloro-hipoclorito e o 
ácido crômico, que tanto oxidam os grupos aldeídicos terminais, como os grupos 
hidroxilas, para carbonilas e carboxilas (Figura 29). 
 
No sistema cloro-hipoclorito, dependendo do pH, tem-se a 
predominância ou totalidade de cloro (em pH baixo) ou de íons hipoclorito ( em 
pH alto). O ácido hipocloroso, presente em toda faixa de pH, embora predomine 
entre pH 3 e 6, é provavelmente, o oxidante ativo do sistema. No tratamento com 
cloro-hipoclorito, a velocidade da reação de oxidação da celulose e a natureza dos 
grupos oxidados dependem do pH da solução, sendo que a velocidade máxima da 
reação ocorre em pH 7. 
O dióxido de cloro, ao contrário dos outros oxidantes, possui pouca 
reatividade com relação à celulose, fato importante no seu uso como agente 
alvejante não degradante. 
 
 
 
 
 
57 
o o o
o
o o
o
o o o
o o
o
o
CrO4
-
ou
HClOOH OH
OH OH
OH
OH
OH
O
o
OH
CH2OH CHO COOH
CH2OH CH2OH
O
CrO4
-
ou
HCIO
CrO4
-
ou
HCIO
 
 
 
FIGURA 29 - Reação de oxidação da celulose com hipoclorito e ácido crômico. 
 
 
3.1.3. Degradação por microorganismos 
 
A degradação biológica da celulose consiste em uma hidrólise 
enzimática catalisada pela celulase, a qual é uma enzima que ocorre amplamente 
em fungos e bactérias. 
A degradação enzimática é bastante semelhante à degradação 
hidrolítica. Porém, no primeiro caso, ao contrário do que ocorre no segundo, o 
ataque é localizado, devido às moléculas de enzima serem grandes e, portanto, 
não poderem se difundir prontamente na celulose. Isso também contribui para o 
fato de que, na degradação microbiológica, embora haja perda de resistência da 
celulose, conforme a degradação se dá, esta não é acompanhada por uma grande 
diminuição do peso e do grau de polimerização da celulose. 
 
3.2. Reações de adição 
 
Os componentes químicos que proporcionam a ocorrência de reação de 
adição com a celulose, em geral, são agentes de inchamento. Por esta razão tais 
compostos, além de compostos de adição, são também chamados de compostos 
de inchamento. 
A reação de adição se inicia pela quebra das pontes de hidrogênio, 
entre as cadeias adjacentes de celulose, no decorrer do fenômeno de inchamento, 
devido à entrada do agente. 
Em tal estrutura intumescida, um reagente químico pode penetrar e 
propagar-se livremente, chegando a formar derivados de celulose relativamente 
homogêneos. 
Na formação de compostos de adição é necessária uma concentração 
mínima do agente intumescedor. Esta concentração depende do tipo de reagente, 
da temperatura em que a reação ocorre e da estrutura física da amostra de 
celulose. 
 
R-O ... H ... O-R 
 
 
 
 
58 
  
 H 
 
 CELULOSE I ou II 
 H3 O 
+ OH - 
 
 R -O-H+H-O ... H ... O-R’ R-O ... H ... O-H+H-O-R’ 
    
 H H 
 R-O ...H ... O ...H ... O-R’ R-O ... H ... O ... H ... O-R’ 
     
 H H H H 
 
 CELULOSE ACIDIFICADA CELULOSE ALCALINIZADA 
   
 OH - H3O
+ 
 
 R-O ... H ... O ... H ... O-R’ 
   
 H H 
 CELULOSE AQUOSA 
  - H2O 
 R-O ... H ... O-R’ 
  
 H 
 CELULOSE II 
 
 
FIGURA 30 - Formação de compostos de adição. 
 
Para visualizar sob o ponto de vista químico a formação de um 
composto de adição, a Figura 30 mostra o mecanismo que ocorre quando a 
celulose é tratada com ácidos e bases: os íons hidroxônios (H3O
+) , do ácido, são 
doadores de prótons e os íons hidroxilas (OH- ), da base, receptores de prótons; 
ambos são capazes de destruir as pontes de hidrogênio existentes entre os grupos 
hidroxilas da celulose, pela formação das suas próprias pontes de hidrogênio com 
esses grupos. 
A introdução do agente de adição entre as cadeias de celulose leva ao 
inchamento da fibra e, como já mencionado anteriormente, se o agente 
empregado for muito volumoso, as cadeias de celulose são tão afastadas uma das 
outras que as fibras entram em solução. Por outro lado, a estabilidade dos 
compostos de adição é condicionada à presença de excesso do agente 
intumescedor, sendo que a remoção deste excesso causa regeneração da celulose 
conforme está ilustrado na Figura 30, onde a remoção do ácido ou da base leva à 
celulose regenerada. 
 
 
 
 
59 
Os compostos de adição são importantes como intermediários para a 
produção de outros derivados da celulose (ex.: éteres, xantatos, etc.). Isto porque 
compostos de adição são mais reativos que a celulose propriamente dita a 
produzirem derivados mais uniformes. 
Os compostos de adição de celulose podem ser divididos em quatro 
grupos pricipais: celulose alcalinas, celulose ácidas, amino-celuloses e 
celuloses salinas. 
Destas, as mais importantes são as celuloses alcalinas ou álcali-
celuloses e portanto, somente elas serão destacadas à seguir: 
 
3.2.1 Reação de adição da celulose com bases para a obtenção 
de celulose alcalinas 
 
É a reação de adição mais importante do ponto de vista industrial e é 
utilizada para duas finalidades: 
 
l - Aumentar o brilho e resistência à tração das fibras de algodão (para 
a indústria têxtil) através do processo denominado Mercerização (descoberto por 
John Mercer em 1844). 
 
2 - Estágio intermediário da produção de outros derivados da celulose. 
Entre eles se destaca a produção de xantatos de celulose, matéria-prima para 
obtenção de “viscose”, “rayon” e papel celofane. 
 
A principal celulose alcalina é obtida pelo tratamento com hidróxido de 
sódio. Dependendo da temperatura e concentração de NaOH são obtidos uma 
série de diferentes produtos. Para a mercerização se emprega temperatura 
ambiente e solução de NaOH a l2-l8%. 
A título de ilustração seguem algumas reações de adição entre a 
celulose e o NaOH: 
 
{C6 H7 02 (OH)3} n + 3n NaOH - {C6 H7 O2 (ONa)3 } n + 3n H2O 
 
{ C6 H7 O2 (OH)3} n + 2n NaOH - {C6 H7 O2 (OH) (ONa) 2} n + 2n H2O 
 
{C6 H7 O2 (OH)3 } n + n NaOH - {C6 H7 O2 (OH)2 (ONa)} n + n H2O 
 
 
No caso das celuloses alcalinas, deve-se destacar que aquelas obtidas à 
partir de compostos de adição em que a ação deste em termos de inchamento e 
reação é tal, que praticamente provoca o rompimento entre as pontes de 
hidrogênio entre as cadeias. Tal fenômeno leva a dissolução da celulose e os 
compostos que o provocam são considerados como solventes da celulose. 
As bases de amônio e de cobre entre as inorgânicas são, talvez, os 
melhores solventes para a celulose e os mais importantes do ponto de vista 
comercial e para o uso em laboratório. Entre elas destaca-se o hidróxido de 
tetramincobre (ll) Cu (NH3)4 (OH)2 conhecido como reagente de Schweizer, 
cuam, cupram e cuoxan. 
 
 
 
 
60 
Entre as bases orgânicas há uma série delas que atuam efetivamente 
como solventes para a celulose. A mais importante é a seguinte: hidróxido de bis-
(etilenodiamina) cobre II ou hidróxido de etilenodiamina cúprica Cu(en)2 (OH)2 ou 
hidróxido de cuproetilenodiamina ou cuen, cuene, cuprien ou CED. 
São ainda solventes básicos da celulose: 
 
(CH3)4 NOH - hidróxido de tetrametilamôneo 
 
(CH3)2 N ( C2 N5 )2 OH - hidróxido de dimetil-dietilamôneo 
 
(CH3)3 N (C4 H9 ) OH - hidróxido de trimetil-butilamôneo 
 
(CH3)2 N (C7 H7)2 OH - hidróxido de dimetil-dibenzilamôneo 
 
É importante preparar compostos de celulose altamente reativos, isto é, 
com grupos OH acessíveis, mesmo em um meio pouco propício a favorecer o 
intumescimento. Para tal, trata-se a celulose primeiramente com um bom agente 
intumescedor ( por exemplo, hidróxido de sódio ) e depois substituir-se, 
sucessivamente, as moléculas deste pelas de um composto orgânico, o qual serve 
para manter o retículo cristalino da celulose expandido, porém não apresenta 
interação com os seus grupos hidroxilas. Os compostos resultantes desta 
substituição são denominados de “ inclusão” , porque o agente orgânico, que por 
si próprio seria incapaz de intumescer o retículo da celulose, está de fato “incluido” 
nele. 
Os compostos de inclusão, como a celulose assim preparada é 
chamada, por serem altamente reativos, são utilizados na preparação de derivados 
de celulose. Possuem a vantagem do agente incluso não competir com o reagente 
pelos grupos hidroxilas da celulose. 
 
3.3. Reações de substituição da celulose 
 
 As reações de substituição ocorrem nos grupos hidroxilas da celulose. 
Uma vez cindidas as pontes de hidrogênio entre as cadeias de celulose e 
conseguindo o intumescimento intracristalino (reações de adição), os grupos 
hidroxilas são capazes de reagir como qualquer grupo hidroxila alifático. 
Consequentemente, podem ser esterificados, de acordo com métodos já 
tradicionais. 
3.3.1. Esterificação da celulose 
 
A esterificação é conduzida, normalmente, em meio fortemente ácido. 
Nesta reação forma-se uma molécula de água por molécula de éster, o qual, 
mesmo em presença de pequena quantidade de água, tende a hidrolisar, 
formando os componentes primitivos (álcool e ácido). Portanto, durante a 
esterificação deve-se garantir a remoção da água formada, o que é conseguido, 
geralmente, pela aplicação de quantidade adicional de um ácido com declarado 
poder desidratante. 
 
 
 
 
61 
Na reaçãode esterificação, a celulose pode reagir com ácidos minerais 
e orgânicos produzindo respectivamente ésteres inorgânicos e ésteres 
orgânicos. 
 
3.3.1.1. Ésteres inorgânicos 
 
Os principais ácidos minerais que produzem ésteres da celulose são: 
sulfúrico, ortofosfórico e nítrico, 
Estes ácidos formam com a celulose compostos cristalinos e podem 
dissolvê-la se a concentração for adequada. 
Os ésteres inorgânicos mais importantes são os nitratos, obtidos por 
nitração da celulose. 
A nitração da celulose , é conseguida tratando-se a mesma com uma 
determinada mistura nitrante, sob condições padronizadas e rigorosamente 
controladas. 
Industrialmente, a mistura para nitração total possui a seguinte 
composição: 22% HNO3, 66% H2SO4 e 12% H2O. Quando se deseja uma nitração 
parcial se emprega a mistura: 21% HNO3, 61% H2SO4 e 18% H2O. 
A reação de nitração pode ser representada por uma das equações abaixo: 
 
R cel ON + HNO3 + R cel OHO2 + H2O 
{C6 H7 O2 (OH) 3 } n + 3n HNO3 -- {C6 H7 O2 (OHO2) 3} n + 3nH2O 
 
A quantidade teórica de nitrogênio na trinitrocelulose é l4,l4%, porém 
difícil de ser conseguido. É normal se encontrar teores de N oscilando entre l3,2 e 
l3,9% quando se faz a nitração total empregando-se a mistura HN O3 / H3 PO4/ P2 
O5. 
O uso final dos nitratos de celulose são determinados pelas suas 
propriedades físicas e mecânicas, que em última análise dependem do grau de 
polimerização e do grau de substituição (GS) * do produto. 
 Tipos comerciais de nitratos de celulose. 
 GS GP Solventes Aplicações 
2,4 - 2,8 2000 acetona Explosivos 
2,0 - 2,3 500 ésteres Filmes 
1,9 - 2,3 200 ésteres ou etanol, ou 
 éter + etanol 
 Laquês 
1,0 - 2,0 500 etanol Plásticos 
* GS é expresso como o número médio de grupos hidroxílicos substituíveis em cada unidade 
de anidroglucose. 
3.3.1.2. Ésteres orgânicos 
 
Podem ser obtidos a partir de ácidos orgânicos, anidridos de ácidos e 
cloretos de ácidos. 
Os principais ésteres orgânicos são os formatos (metanatos), acetatos 
(etanatos), butiratos (butanatos) e estearatos (octadecanatos) da celulose. 
Destes, os mais importantes são os acetatos de celulose, obtidos por 
acetilação da celulose. Na prática, a acetilação é conseguida tratando-se a celulose 
como anidrido acético na presença de ácido sulfúrico que age como catalizador. 
 
 
 
 
62 
Uma das equações que explica o fenômeno é dada a seguir: 
 
{C6 H7 O2 (OH)3} + 3n (CH3 CO)2 O --- {C6 H7 O2 (OCOCH3) 3} + 3n CH3 COOH 
 
Uma vantagem dos acetatos sobre os nitratos de celulose reside no fato 
daqueles serem pouco inflamáveis. 
Suas principais aplicações são mostradas a seguir: 
 
Tipos comerciais de acetatos de celulose 
 GS Solventes Aplicações 
 1,8 - 1,9 Água + propanol + clorofórmio Industrial textil 
 2,2 - 2,3 Acetona Laquês e plásticos 
 2,3 - 2,4 Acetona Rayon 
 2,5 - 2,6 Acetona Chapas de raios X 
 2,8 - 3,0 Cloreto de metileno Tecidos 
 
3.3.2. Esterificação da Celulose 
 
Formam-se éteres quando a celulose original em presença de álcalis ou 
a celulose alcalina é tratada com haletos ou sulfatos de alquilo ou arilo, além de 
outros compostos orgânicos específicos. 
Os principais agentes de esterificação e respectivos produtos são 
mostrados na tabela a seguir: 
 
 Principais agentes de esterificação da celulose. 
 
 Agentes Produtos D.S. 
 Cloreto de metilo ou Sulfato normal de 
metilo 
Metil celulose (MC) 0,1 a 2,8 
 Cloreto de etilo ou Sulfato normal de etilo Etilcelulose (EC) 0,5 a 2,9 
 Ácido monocloroacético ou seu sal de 
sódio 
Carboximetil-celulose 
(CMC) 
 0,05 a 2,8 
 Óxido de etileno Hidroxietil-celulose (HEC) 
- 
 Acrilonitrilo Cianoetil-celulose (CEC) 
- 
Destes, os mais importantes são metil-celulose e carboximetil-celulose 
 
 
A preparação do MC pode ser esquematizado como segue: 
 
R cel OH NaOH + CH3 Cl ------- R cel (OCH3) + ( Na Cl + H2) 
 
{C6 H7 O2 (ONa) 3} n + 3n CH3 Cl --------{C6 H7 O2 (OCH3) 3 }n + 3n NaCl 
 
Para a CMC, temos: 
 
 
 
 
 
63 
R cel OH NaOH + ClCH2 COONa ----------R cel OCH2 COONa + NaCl + H2O 
 ou 
 
{C6H7O2(ONa )3}n + 3n ClCH2 COONa______{C6H7O2 COONa) 3} n + 3nNaCl 
 
3.3.3. Xantação da Celulose 
 
A xantanação da celulose é conseguida tratando-se a celulose alcalina 
com dissulfeto de carbono. 
 
A reação que ocorre pode ser representada: 
 
R cel .OH. NaOH + CS2 _________ R cel OCSS Na + H2O 
 
 ou 
 
{C6 H7 O2 (OH) 2 Ona} n+nCS2 ___________{C6 H7 O2 (OH) 2 OCSSNa}n 
 
ou simplesmente 
 
R - Ona + CS2 __________ R O - C - Sna 
  “ 
 S 
 
O xantato de celulose, quando dissolvido em álcali diluído, dá uma 
solução alaranjada viscosa. Esta solução, a qual é chamada de viscose, pode 
sofrer extrusão em um banho ácido, dando origem a fibras ou filmes de celulose 
regenerada, conhecidos como rayon e celofane, respectivamente. 
 
 
 
7. POLIOSES (HEMICELULOSES) 
 
O termo polioses refere-se a uma mistura de polímeros polissacarídeos 
de baixa massa molecular, os quais estão intimamente associados com a celulose 
nos tecidos das plantas como ilustra esquematicamente a Figura 31. Enquanto a 
celulose, como substância química, contém exclusivamente a D-glucose como 
unidade fundamental, as polioses são polímeros, em cuja composição podem 
aparecer, condensados em proporções variadas, as seguintes unidades de açúcar: 
xilose, manose, glucose, arabinose, galactose, ácido galactourônico, ácido 
glucourônico e ácido metilglucourônico. 
 
 
 
 
 
64 
 
 
FIGURA 31 – Ligações Polioses (Hemiceluloses) com Celulose (microfibrilas). 
 
7.1 Conceito: 
 
Polioses são polissacarídeos presentes na madeira em menor grau de 
polimerização que a celulose, seu peso molecular varia entre 25.000 a 35.000. 
Estão associadas à celulose e à lignina nos tecidos vegetais. 
Enquanto que a celulose é formada pela repetição da mesma unidade 
monomérica, nas polioses aparecem várias unidades de açucares diferentes, de 5 
ou 6 átomos de carbono, as fórmulas dos principais açucares componentes das 
polioses são apresentadas na Figura 32. 
Deve-se sempre lembrar que o termo polioses não designa um 
composto químico definido, mas sim uma classe de componentes poliméricos 
presentes em vegetais fibrosos, possuindo cada componente propriedades 
peculiares. Como no caso da celulose e da lignina, o teor e a proporção dos 
diferentes componentes encontrados nas polioses de madeira variam 
grandemente com a espécie e, provavelmente, também de árvore para árvore. 
 
 
 
 
 
65 
O O
O
O
O
OO
 O
O
H
H
H
H
H
H
H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H H
H
H
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H H H
H
CH2OHCH2OH
HOH2C
COOHCOOH COOH
H3CO
OH
OH OH
OH
OH
OH
OH
OH
OHOH
OH
OH
OH
OH
OH
HO HOHO
HO
HO
HO
HO
OHOHOH
OH
OH
OH
OH
OHOH
OH
H
CH2OH
OH
OH
BETA-D-XILOSE BETA-D-MANOSE BETA-D-GLUCOSE
ALFA-D-GALACTOSE
ALFA-L-ARABINOSE
ALFA-L-ARABINOSE
ÁCIDO BETA-D-GALACTOURÔNICO
(FURANOSE) (PIRANOSE)
ÁCIDO BETA-D-GLUCOURÔNICO ÁCIDO ALFA-D-4-0-METILGLUCOURÔNICO
 
 
 
FIGURA 32 - Fórmulas dos açucares componentes das polioses. 
 
7.2. Tipos de Polioses: 
 
As polioses são polímeros, nos quais participam pelo menos dois tipos 
de unidades de açúcar. Assim as polioses isoladas da madeira são misturas 
complexas de polissacarídeos, sendo os mais importantes: glucouranoxilanas, 
arabinoglucouranoxilanas, galactoglucomananas glucomananas, e 
arabinogalactanas. 
Quatro grupos bem definidos de polioses ocorrem em todas as plantas: 
 
a. Glucouranoxilanas - encontradas nas madeiras de folhosas, onde 
é o componente poliósico majoritário, cujo teor dependendo da espécie, varia de 
20 a 35 % de sua massa seca. 
São polímeros da xilose, associados na natureza com ácido 
poliglucourônico, do qual podem ser obtidas por descarboxilação. 
São polissacarídeos de esqueleto linear, as unidades de xilose são 
conectadas entre si pelos carbonos 1 e 4, através de ligações beta. O grau médio 
de polimerização para as folhosas esta entre 100 e 200, dependendo da espécie e 
do modo de isolamento. Representação gráfica na figura 20, página 68. 
 
b. Galactoglucomananas - podem ocorrer em proporções de até 
~20% na madeira de coníferas. Esses polímeros constituídos por unidades de 
manose e glucose se distribuem linearmente ao longo da cadeia por ligações  - 1 
, 4 glucosídicas. Sua estrutura contém ainda unidades de galactose dispostas 
lateralmente à cadeia do polímero, segmento representado na figura 21, página 
68. 
 
 
 
 
66 
 
c. Glucomananas - são formadas por unidades de manose e glucose, 
sendo juntamente com as galactoglucomananas as principais polioses que 
ocorrem em madeira de coníferas, a proporção de manose para glucose é de 3:1. 
Conforme o teor de galactose, podem ser divididos em 2 frações: com 
alto teor e baixo teor, sendo esta última conhecida como glucomanana. 
A Figura 33 ilustra uma poliose do grupo Glucomananas. 
 
 
 
FIGURA 33 – Glucomanana. 
 
 
d. Arabinoglucouranoxilanas - estão presentes nas madeiras de 
coníferas em porcentagens que variam de 5 a 10 %. São dentre todos os 
polissacarídeos presentes na madeira, o mais difícil de ser isolado puro e 
quantitativamente. 
 
e. Arabinogalactanas - estão presentes em pequenas porcentagens. 
São polioses extra celulares, localizam-se fora da parede celular. São sintetizadas 
pelas células do raio do alburno que posteriormente se transforma em cerne, um 
pouco antes destas morrerem. Assim elas se localizam no lume dos traqueóides 
do cerne. Essa é uma das razões porque é tão facilmente extraída pela água. 
 
Além destes, há ainda outros polissacarídeos que ocorrem em pequena 
quantidade, que podem ser importantes para a árvore viva, porém com menor 
importância quando as aplicações tecnológicas são consideradas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
67 
Quantidade relativa das polioses em coníferas e folhosas 
 
 Polioses Folhosas Coníferas 
 Glucouranoxilana 
 Arabinoglucouranoxilana 
 Glucomananas 
 Galactoglucomanana 
 Arabinogalactana 
muito grande (20 a 35%) 
traços ( - ) 
pequena ( 2~5%) 
muito pequena (1%) 
pequena (1~3%) 
pequena ( - ) 
pequena a média (5~12%) 
grande ( 18~25%) 
pequena a média (8~20%) 
muito pequena ( ~1%) 
 
7.3. Diferenças entre Celulose e Polioses: 
 
 CELULOSE POLIOSES 
- Constituída por uma única unidade 
monomérica glucosídica. 
- constituída por várias unidades 
ligadas entre si, pentoses e hexoses. 
- Grau de polimerização elevado - grau de polimerização baixo 
- Forma fibras - não forma fibras 
- Possui regiões cristalinas e amorfas 
em sua estrutura. 
- só possui regiões amorfas. 
 
- É lentamente atacada por ácidos - sofre ataque mais rápido por ácido. 
- É insolúvel em álcali - é solúvel. 
 
 
7.4. Reatividade das Polioses 
 
Embora a celulose e as polioses apresentem reações semelhantes, há 
diferenças entre suas reatividades, que são devidas a diferenças em 
acessibilidade. 
Por não possuir regiões cristalinas, as polioses são atingidas mais 
facilmente por produtos químicos. Entretanto, devido a perda de alguns 
substituintes da cadeia, as polioses podem sofrer cristalização induzida pela 
formação de pontes de hidrogênio, a partir de hidroxilas de cadeias adjacentes, 
dificultando desta forma, a atuação de um produto químico com o qual esteja em 
contato. 
 
7.5. Importância das polioses 
 
As polioses são responsáveis por diversas propriedades importantes das 
pastas celulósicas. Devido à ausência de cristalinidade, sua baixa massa molecular 
e sua configuração irregular e ramificada, as polioses absorvem água facilmente. 
Este fato contribui para: o intumescimento, a mobilidade interna e o aumento de 
flexibilidade das fibras, a redução do tempo e da energia requeridos no refino de 
pastas celulósicas, e o aumento da área específica ou de ligação das fibras. 
Outra influência das polioses nas propriedades das fibras de pastas 
celulósicas pode ser observada na secagem. As polioses, sendo amorfas e 
adesivas por natureza, tendem, na secagem, a perder sua elasticidade, elas 
endurecem, isto é, tornam-se inacessíveis à água e aos agentes comuns de 
intumescimento, estendendo esta característica às fibras, que se tornam menos 
 
 
 
 
68 
susceptíveis ao intumescimento e refino, quando secas. A plasticidade e a grande 
área superficial, decorrentes da presença de polioses na superfície e no interior da 
fibra, levam a um aumento do contato fibra-fibra durante a formação da folha de 
papel e sua secagem. 
Quantidades extremamente altas de polioses, por outro lado, podem 
resultar em um decréscimo das propriedades de resistência à tração e ao estouro, 
não devido ao efeito de ligação, mas possivelmente devido à diminuição da 
resistência da fibra individual, em decorrência do decréscimo do grau médio de 
polimerização do sistema. 
A presença de polioses é indesejável na fabricação de derivados de 
celulose, pois as velocidades de reação diferem, também a solubilidade dos 
derivados correspondentes, normalmente com formação de gel, de turvação e 
dificuldades de filtração dos derivados de celulose. 
 
 
8. LIGNINA DA MADEIRA 
 
8.1 Introdução 
 
A lignina é o terceiro componente fundamental em importância da 
madeira, ocorrendo entre 15 e 35% de seu peso. 
 A lignina foi originalmente descoberta por Anselme Payen em 1838 
após tratamento da madeira com ácido sulfúrico concentrado. O nome lignina 
vem do latim “lignum” que significa madeira. Em 1897, Peter Klason estudou a 
composição de lignosulfonatos, provenientes da polpação sulfito da madeira, e 
lançou a idéia de que a lignina é quimicamente relacionada com o álcool 
coniferilico. Em 1907, ele propôs que a lignina era uma substância 
macromolecular, e 10 anos mais tarde, que as unidades de álcool coniferilico 
eram unidos por ligação éter. 
As ligninas são a fração não-carboidratoda madeira livre de extrativos, 
extremamente complexas e difíceis de caracterizar. Ela compreende de 20 a 40% 
do peso da madeira, não ocorre sozinha na natureza e é impossível de ser 
removida quantitativamente da estrutura da madeira sem considerável 
degradação. A lignina é basicamente um polímero aromático constituído de um 
sistema heterogêneo e ramificado sem nenhuma unidade repetidora definida. O 
sistema é totalmente amorfo e ligado quimicamente as polioses. 
A lignina ocorre na maioria das plantas mas sua composição não é 
idêntica em todas elas. De fato, as ligninas de madeiras de fibras longas 
(coníferas), madeiras de fibras curtas (folhosas) e gramineas possuem estruturas 
básicas muito diferentes entre elas. 
Portanto, as ligninas podem ser consideradas como uma classe de 
materiais relacionados, sendo conveniente identificá-las em termos da espécie de 
origem e com referência ao método de isolamento utilizado. As ligninas de 
madeira de fibras longas são comparativamente mais uniformes de espécie para 
espécie e têm sido estudadas mais exaustivamente. 
A concentração da lignina é alta na lamela média e baixa na parede 
secundária. Por causa da sua espessura, pelo menos 70% da lignina das 
coníferas é, entretanto, localizada na parede secundária. A parede secundária 
das madeiras de compressão das coníferas pode apresentar concentração de 
 
 
 
 
69 
lignina entre 55 e 88%. Os valores são bastante similares para madeiras de 
folhosas. Quando o processo de lignificação é completado, geralmente coincide 
com a morte da célula formando o que se denomina tecido de resistência. Daí 
concluir-se que a lignina é um produto final do metabolismo da planta. 
É bem aceito o fato da lignina ter sua origem a partir da polimerização 
dehidrogenativa (iniciada por enzimas) dos seguintes precursores primários: álcool 
trans-coniferílico, álcool trans-sinapílico e álcool para-trans-cumárico, 
diferenciando-as nos três grandes grupos de plantas, as fórmulas estão 
representadas na Figura 34. 
O termo protolignina ou lignina “in situ” refere-se à lignina associada ao 
tecido da planta, uma vez que para separar a lignina da sua associação natural na 
parede celular há, pelo menos, ruptura das ligações lignina-polissacarídeos e uma 
redução no peso molecular. 
Deve-se ser criterioso ao usar o termo lignina para referir-se a 
preparação de ligninas isoladas, uma vez que sempre ocorre, durante o 
isolamento, mudanças químicas em extensões variadas. 
 
HO CH CH CH2 OH
MeO
MeO
HO CH CHCH2OH
HO CH CHCH2OH
O Me
ÁLCOOL TRANS-CONIFERÍLICO ÁLCOOL TRANS-SINAPÍLICO
ÁLCOOL TRANS-PARA-CUMÁRICO
(Grupo guaiacil) (Grupo siringil)
(Grupo para hidroxifenil)
 
 
 
FIGURA 34- Precursores primários das ligninas 
 
Em contraste com a celulose, que é formada por todas as plantas, a 
formação da lignina só ocorre em plantas vasculares que desenvolvem tecidos 
especializados em funções tais como transporte de soluções aquosas e suporte 
mecânico. As plantas primitivas tais como fungos e algas não possuem lignina 
aparentemente porque os seus aglomerados de células não diferenciadas não 
requerem a ação protetora e de suporte que é oferecida pela lignina. Além de 
proteger os elementos vasculares, a lignina funciona como um elemento de 
suporte para toda a arvore. A lignina é um componente estrutural que dá a 
madeira propriedades de elasticidade e resistência bastante únicas. A lignificação 
ocorre como uma conseqüência não somente do desenvolvimento do sistema de 
condução de água mas também como uma necessidade da árvore para suportar 
 
 
 
 
70 
sua copa a muitos metros de altura. Esta necessidade é atingida pelo reforço das 
fibras celulósicas - de alta resistência à tensão com um material capaz de absorver 
forças de compressão, a lignina. Adicionalmente ao já conhecido papel da lignina 
como um agente selante e de reforço estrutural, a lignificação tem também sido 
considerada como um mecanismo de descarga dos lixos metabólicos. 
 
8.2 Conceito 
 
Ligninas são constituintes da parede celular, de natureza polimérica e 
tridimensional, extremamente complexas, formadas pela polimerização 
desidrogenativa, catalisada por enzimas, via radical livre, dos precursores do ácido 
cinamílico. É constituída de unidades de fenil-propano unidas por ligações C-O-C e 
C-C e com diferentes teores de grupos alcóolicos e metoxílicos dependendo da 
madeira. 
 
8.3 Estrutura química 
 
A estrutura química da lignina não é totalmente conhecida 
principalmente pelo fato das alterações que sofre durante as práticas bastante 
drásticas de seu isolamento da madeira. 
 Durante o período de 1926 a 1932 Freudenberg publicou um grande 
número de hipóteses estruturais para a lignina. Elas foram fundamentadas 
principalmente na composição elementar de preparações de lignina e em várias 
reações. A unidade fundamental da lignina parecia conter um núcleo de guaiacil 
substituído com um cadeia lateral de 3 carbonos oxigenado. Adicionalmente ao 
oxigênio do grupo metoxílico, havia dois outros átomos de oxigênio, um dos quais 
pertencia a um grupo hidroxila enquanto o segundo era aparentemente um 
oxigênio éter. Freudenberg estava na verdade procurando por uma simples 
arquitetura, similar aquelas encontradas anteriormente em outras 
macromoléculas naturais, com umas poucas unidades básicas similares, unidas 
umas as outras por condensações contínuas. 
Em 1940 chegou-se à conclusão de que a lignina era constituída de 
unidades de fenil-propano. Entretanto, por muito tempo o conceito de uma 
estrutura fenilpropanóide não foi aceito por muitos cientistas que não estavam 
convencidos de que a lignina em seu estado nativo era um material aromático. 
Finalmente, o problema foi resolvido por Lange em 1954 que aplicou microscopia 
ultravioleta em vários comprimentos de onda diretamente em finas camadas de 
madeira, obtendo espectros típicos de compostos aromáticos. 
 
8.3.1 Composição elementar 
 
É fato comprovado que na composição química elementar da lignina 
ocorrem única e exclusivamente carbono, hidrogênio e oxigênio. A composição 
elementar percentual varia principalmente se a lignina for obtida de coníferas ou 
de folhosas e com o método de isolamento da mesma. 
 
 
 
 
 
 
 
71 
 Elementos Coníferas (%) Folhosas (%) 
 C 63 - 67 59 - 60 
 H 5 - 6 6 - 8 
 O 27 - 32 33 - 34 
 O alto teor de carbono é uma indicação da natureza aromática da 
lignina. 
 
 A análise elementar e determinação da lignina Bjorkman a partir da 
madeira de abeto Norueguês sugerem a seguinte fórmula elementar baseada no 
C9 (fenilpropano): 
C9H7,92 O2,40 (OCH3)0,92 
 Considerando-se que o material de origem, álcool coníferilico, tem 2 
átomos de oxigênio, o excesso de oxigênio pode ser escrito como pertencendo à 
moléculas de água adicionadas durante a polimerização. 
 
8.3.2 Base estrutural 
 
A base estrutural da lignina é o fenil-propano, tendo ligado ao anel 
benzenico um número váriavel de grupos hidroxílicos e metoxílicos. Esses grupos 
fazem com que o fenil-propano tome a forma de radicais químicos bem definidos. 
Assim é que na lignina que ocorre nas madeiras das gimnospermas predominam 
radicais de guaiacil-propano (metoxi--3-hidroxi-4-fenil-propano) e nas 
angiospermas alémdo guaiacil-propano, predominam radicais de siringil-
propano) (dimetoxi-3-5-hidroxi-4-fenil-propano). 
 
8.3.3 Grupos funcionais 
 
a. Grupos metoxílicos (OCH3) 
 
É o grupo funcional mais característico da lignina, e apesar de aparecer 
também nas polioses, cerca de 90% dos grupos metoxílicos da madeira são da 
lignina. 
De maneira geral, a lignina das coníferas apresenta em torno de 16% 
de OCH3 (0,95/unidade de fenil-propano) e das folhosas cerca de 22% 
(1,40/unidade de fenil-propano). 
 
b. Grupos hidroxílicos (OH) 
 
Os grupos hidroxílicos que ocorrem na lignina representam cerca de 
10% de seu peso (1,1/unidade de fenil-propano) tanto para coníferas como para 
folhosas. Estes grupos em geral são de natureza fenólica ou alcoólica (álcoois 
primários, secundários e terciários) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
72 
c. Outros grupos funcionais 
 
Na lignina ocorrem outros grupos funcionais entre os quais se destacam 
os grupos carboxílicos (COOH) em torno de 0,05/unidade de fenil-propano e 
grupos carbonilos (CO), 0,1 a 0,2/unidade de fenil propano. 
A Figura 35 ilustra genericamente a molécula de lignina. 
 
 
 
FIGURA 35 – Molécula de lignina, simulação da estrutura e das possíveis ligações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
73 
 
8.4. Propriedades da lignina 
 
8.4.1. Massa molecular 
 
As massa moleculares dos derivados solúveis de lignina situam-se numa 
faixa bastante ampla. Na literatura há desde valores inferiores a 10³ até valores 
acima de 106 , tanto para lignosulfonatos como para ligninas alcalinas. de um certo 
modo a molécula de lignina pode ser reduzida a um tamanho suficientemente 
pequeno, para ser considerado um composto químico que exibe comportamento 
dos compostos solúveis ou suficientemente grande, para ter o comportamento de 
um alto polímero ou de um colóide. 
A maioria dos estudos de massa molecular foi efetuada para lignina de 
coníferas, porém resultados obtidos com lignina de folhosas indicam que estas 
possuem uma massa molecular média menor. Porém, tanto para coníferas como 
para folhosas observa-se uma grande dispersão nos valores das massas 
moleculares das ligninas em solução. Uma explicação possível para esta dispersão 
é o conceito de que a lignina, na madeira, existe como um retículoformado por 
cadeias lineares curtas, cruzadas de maneira aleatória para dar uma estrutura 
tridimensional infinita. 
A maioria dos valores de massa molecular para ligninas isoladas está na 
faixa de 1.000 a 1.200, dependendo da intensidade da degradação química e/ou 
da condensação ocorrida durante o isolamento. Considerando a massa molecular 
do fenilpropano (unidade formadora) como 184, o grau de polimerização das 
ligninas isoladas encontra-se na faixa de 5 a 60. 
 
8.4.2. Comportamento coloidal 
 
Alguns derivados de lignina são colóides industriais de baixo preço, 
sendo utilizados como dispersantes, adesivos, extensores e agentes geleificantes. 
O peso molecular dos derivados de lignina é um fator importante no seu 
desmpenho como agente dispersante. 
 
8.4.3. Transição vítrea 
 
A temperatura de fusão cristalina é a temperatura na qual um polímero 
cristalino se funde, enquanto que a temperatura de transição vítrea é a 
temperatura na qual um polímero amorfo começa a amolecer. Abaixo da 
temperatura o polímero apresenta as características de um vidro (rigidez, etc.). 
 A lignina sendo um polímero amorfo possui um ponto de transição 
vítrea (ou de amolecimento), que varia consideravelmente conforme a origem e o 
método utilizado para o seu isolamento, geralmente variando entre as 
temperaturas de 135 ~ 190ºC, sendo influenciada pela umidade. 
Uma das causas da variação é a massa molecular, quanto maior for 
esta, mais alta é a temperatura de amolecimento. A água também possui um 
efeito significativo na temperatura de amolecimento da lignina, esta decresce com 
o aumento do teor de umidade. 
 
 
 
 
74 
Quando um material polimérico amolece, frequentemente torna-se 
pegajoso e apresenta-se como um adesivo, tal fato é devido ao aumento da área 
de contato aliada à interdifusão das cadeias poliméricas, causadas pelo aumento 
do movimento molecular que se estabelece acima do ponto de transição vítrea. 
Deste modo é de se esperar que o comportamento adesivo da lignina varie com a 
temperatura. 
As propriedades termoplásticas da lignina desempenham uma função 
importante, tanto na fabricação de papel e papelão não branqueados, como na de 
chapas de fibras de madeira. 
 
8.5 Funções da lignina na planta 
 
Considerando-se a estrutura da lignina pode-se relacionar como suas 
principais funções nas plantas as seguintes: 
 
 aumentar a rigidez da parede celular, 
 unir as células umas as outras, 
 reduzir a permeabilidade da parede celular à água, e 
 proteger a madeira contra microorganismos (sendo essencialmente fenólica, a 
lignina age como um fungicida. 
 
A Figura 36 ilustra em corte transversal a parede secundária de uma 
célula tipicamente lignificada, que são efetivamente a prova de água, bloqueando 
a difusão desta e de nutrientes dissolvidos para dentro da célula, sendo esta uma 
das razões para que as células com paredes lignificadas estejam mortas na 
maturidade. 
 
 
FIGURA 36 – Corte transversal de xilema onde observa-se parede celular 
lignificada. 
 
 
Parede 
lignificada 
 
 
 
 
 
75 
8.6 Principais reações químicas da lignina 
 
As reações químicas da lignina tem sido estudadas a fim de elucidar sua 
estrutura química e explicar os fenômenos que ocorrem no cozimento da madeira 
para a produção de celulose, branqueamento da celulose, etc. 
 
a. Sulfonação 
 
Quando a madeira ou a própria lignina é tratada com sulfitos ou 
bissulfitos metálicos e ácido sulfuroso são formados produtos denominados ácidos 
lignossulfônicos ou lignosulfonatos, os quais ficam na solução permanecendo os 
polissacarídeos insolúveis, 
Na prática a sulfonação da lignina é um fenômeno comum durante os 
cozimentos sulfito ácido e bissulfito para a produção de celulose. 
 
b. Hidrólise ácida 
 
A lignina é bastante resistente à hidrólise ácida, porém quando 
aquecida em meio ácido sob condições específicas, pode ocorrer hidrólise, 
principalmente nas ligações éter. 
Uma condição específica para a hidrólise da lignina é a presença de 
outros agentes químicos. Como exemplo tem-se a fragmentação da lignina na 
reação de sulfonação em meio ácido. O ácido sozinho pode causar hidrólise da 
lignina, mas normalmente não é suficiente para dissolve-la. 
 
c. Hidrólise alcalina 
 
Quando a lignina é tratada com soluções alcalinas a temperaturas 
elevadas podem ocorrer rupturas nas ligações de éter entre as unidades de fenil-
propano, formando grupos fenólicos, responsáveis por sua solubilização. 
A hidrólise alcalina ocorre principalmente durante os cozimentos soda 
de obtenção de celulose industrial. O processo soda usado para a produção de 
celulose utiliza solução de NaOH e temperaturas de cerca de 160ºC. 
 
d. Condensação e mercaptação 
 
Condensação é a reação que os componentes hidrolizados da lignina 
podem sofrer entre si ou com outros componentes químicos. Pode levar a 
formação de compostos de elevado peso molecular e reverter a hidrólise e 
solubilização da lignina. Em alguns casos os produtos da condensaçãopodem 
apresentar peso molecular superior ao da lignina original. 
Mercaptação vem a ser o resultado da reação de certos grupos da 
lignina com os íons hidrossulfeto ou sulfeto. O nome mercaptação vem do fato de 
que entre os produtos da reação ocorrem mercaptanas. Esta reação é bastante 
importante sob o aspecto da ocorrência de reações de condensação. 
A grande reatividade dos íons hidrossulfeto principalmente com relação 
a grupos que podem promover a condensação da lignina, torna estes íons, quando 
presentes reais inibidores da condensação, o que facilita a hidrólise alcalina. por 
 
 
 
 
76 
esta razão é que surgiram os processos sulfato (Kraft), que são modificações do 
processo soda , nos quais parte do hidróxido de sódio é substituído por sulfeto de 
sódio. 
Devido a presença dos íons HS e S2 são formados diversos produtos de 
odor desagradável entre os quais se destaca o sulfeto de dimetilo 
(dimetilmercaptano) provenientes da reação do sulfeto com os grupos metoxílicos. 
 
e. Halogenação 
 
Do ponto de vista prático a reação mais importante é a cloração. A 
cloração da lignina seguida de extração alcalina é utilizada comercialmente como 
processo de produção de celulose a partir de palhas, bagaço de cana-de-açúcar, 
etc. 
Por outro lado dentro da industria de celulose e papel a cloração é 
largamente empregada como um dos estágios de branqueamento. 
Os produtos da cloração recebem o nome genérico de cloroligninas ou 
lignina clorada, cujos compostos dependendo de suas estruturas e pesos 
moleculares são solúveis em água ou soluções alcalinas. Assim, através de 
cloração cuidadosa a lignina pode ser removida das pastas celulósicas químicas 
sem afetar significativamente a celulose e polioses. 
 
f. Oxidação 
 
Uma série de agentes oxidantes atuam sobre a lignina e o emprego dos 
mesmos é sobretudo importante nos processos de produção de celulose. Os 
principais são os seguintes: hipocloritos de sódio e cálcio, clorito de sódio, dióxido 
de cloro, peróxido de hidrogênio e sódio. De uma maneira geral são empregados 
como agentes de branqueamento da celulose. 
 
g. Reações conduzindo a compostos coloridos 
 
A lignina na madeira é incolor ou de coloração bege claro. Devido a 
sua reatividade e tendência a formar grupos cromóforos, a lignina é responsável 
por grande parte da cor desenvolvida nas celuloses. 
 
 As reações que conduzem a cor devido a grupos cromóforos na lignina 
podem ser observados nas seguintes situações: 
 no amarelecimento da pasta mecânica e papel jornal; 
 no avermelhamento da celulose sulfito quando armazenada; 
 no escurecimento de pastas ricas em taninos (reações de condensação com a 
lignina); 
 no escurecimento de rejeitos armazenados; 
 no escurecimento de celuloses “queimadas”, obtidas em condições anormais 
de cozimento; 
 na cor mais escura de celuloses sulfito base amônia, em relação a outras 
bases; 
 na cor escura de celuloses alcalinas, principalmente Kraft; 
 
 
 
 
77 
 no amarelecimento da celulose durante a cloração ácida e subsequente 
escurecimento na extração alcalina e 
 no amarelecimento de celulose branqueadas com o tempo ou por ação do 
calor. 
 
 
 
9. COMPONENTES ACIDENTAIS DA MADEIRA 
 
9.1. Definições 
 
É conveniente diferenciar os componentes da parede celular, que são 
polissacarídeos e lignina, dos componentes acidentais. Os componentes 
acidentais são substâncias consideradas como não integrantes da parte estrutural 
da parede celular ou lamela média. A maioria dos componentes acidentais, são 
facilmente solúveis em solventes orgânicos neutros ou água, esses são chamados 
extrativos. Alguns outros tais como proteínas materiais inorgânicos e ácidos e sais 
orgânicos são parcialmente insolúveis nos solventes usados para remover os 
extrativos. Pode-se portanto dividir os componentes acidentais da madeira em 
duas classes. A primeira classe engloba materiais conhecidos como extrativos por 
serem extraíveis em água, em solventes orgânicos neutros, ou volatilizados a 
vapor. A segunda classe engloba materiais normalmente não extraíveis nos 
agentes mencionados. 
Os extrativos são frequentemente responsáveis por determinadas 
características da madeira como: cor, cheiro, resistência natural ao apodrecimento, 
gosto e propriedades abrasivas. Sua composição e quantidade relativa dependem 
de diversos fatores, como espécie, idade e região de procedência, etc. 
Aproximadamente de 3 - 10% da madeira seca é constituída de extrativos sendo 
que, geralmente para as madeiras de coníferas esse teor fica na faixa de 5 - 8% e 
para as folhosas de regiões temperadas na faixa de 2 - 4%, podendo chegar a 
valores superiores a 10% na madeira de espécies de regiões tropicais. A Tabela a 
seguir exemplifica teores de extrativos obtido para amostras de madeira de 
folhosas. 
 
TIPO DE EXTRAÇÃO * JEQUITIBÁ 
1 CARVALHO2 SERINGUEIRA3 OITICICA4 
Solubilidade em H2O Fria (%) 2,31 3,85 1,52 4,52 
Solubilidade em H2O Quente (%) 3,91 5,71 2,22 7,34 
Solubilidade em Etanol Benzeno (%) 3,21 4,10 1,35 7,15 
Extrativos Totais (%) 5,16 7,13 2,78 11,24 
Cinzas (%) 0,67 0,28 1,21 0,77 
* Teores médios obtidos de acordo com as normas ABNT, no Laboratório de Química da Madeira da UFPR. 
1. Cariniana sp. - Jequitibá 
2. Quercus sp. - Carvalho (Oak, Encino, Roble) 
3. Hevea sp. - Seringueira 
4. Clarisa racemosa - Oiticica-amarela, Tatajuba ou Guariúba. 
 
 
 
 
 
 
78 
9.2 . Extrativos da madeira 
 
Os extrativos compõem uma extraordinária diversidade de compostos. 
As proporções exibem ampla variação e alguns desses componentes são 
encontrados em quantidade significativas em somente algumas espécies ou 
gêneros. Assim determinadas madeiras podem ser caracterizadas pela natureza e 
quantidade de seus extrativos. Os extrativos ocorrem na casca, folhas e acículas, 
flores , frutos e sementes e quase sempre as quantidades nessas partes da árvore 
são proporcionalmente maiores que na madeira. A Figura 37 ilustra a classificação 
dos extrativos nos grupos de substâncias químicas mais comuns encontrados na 
madeira. A pesquisa sobre os extrativos da madeira tem tido sua motivação na 
descoberta e na caracterização de novas estruturas químicas-orgânicas, 
classificação taxonômica de espécies, processos de crescimento da árvore, 
obtenção de novos produtos e sub produtos de valor comercial, e a determinação 
dos problemas quando de alguns usos da madeira. 
Os extrativos podem ser classificados em: 
 
* materiais voláteis com vapor d’água 
* solúveis em éter-etílico 
* solúveis em álcool-etílico 
* solúveis em água. 
 
 
 
FIGURA 37 – Classificação dos componentes acidentais da madeira ( de acordo 
com FENGEL & WEGENER, 1984). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
79 
Os extrativos podem também ser classificados pela forma de sua 
extração, em: 
 
* materiais voláteis com vapor d’água; 
* solúveis em solventes orgânicos, e 
* solúveis em água. 
 
Ressalta-se que o tipo de solvente utilizado também afeta a quantidade 
e qualidade do extrato; entre os principais solventes estão o etanol, a acetona, o 
diclorometano e o éter. 
Considerando-se a composição química, em geral, os extrativos podem 
ser divididos em três grupos: 
 
 Terpenos e terpenóides 
 Compostos alifáticos(principalmentegraxas e ceras) 
 Compostos fenólicos 
 
 
9.2.1. Extrativos voláteis com vapor d’água 
 
Os componentes voláteis da madeira estão presentes em quantidades 
significativas nas gimnospermas mas são negligenciáveis nas angiospermas. A 
exudação de muitas coníferas é quase sempre ricas em materiais voláteis. O teor 
de componentes ou óleos voláteis não são usualmente incluídos nos resultados de 
análise da composição química da madeira. 
A natureza dos componentes voláteis está baseada nos seguintes 
compostos: terpenos, álcoois, ésteres, aldeídos, cetonas, ácidos orgânicos, 
hidrocarbonetos alifáticos e fenóis. Os componentes voláteis são normalmente 
separados em óleos voláteis ou essenciais e terebintina ou turpentina. 
 
 9.2.2. Extrativos solúveis em solventes orgânicos 
 
Os extrativos que são solúveis em solventes orgânicos incluem, ácidos 
graxos e seus ésteres, substâncias insaponificáveis, materiais coloridos, etc. Os 
solventes mais comumente usados são o éter, éter etílico, acetona, tetracloreto 
de carbono, etanol, benzeno etanol-benzeno e tolueno. Os ácidos graxos e ácidos 
resinosos ocorrem na maior parte dos extrativos da maioria das coníferas e muitas 
das folhosas 
Ácidos graxos - são ácidos monocarboxílicos alifáticos, os mais 
abundantes na madeira contém de l6 a 24 átomos de carbono e aparecem tanto 
na forma livre como na esterificada. Exemplos: ácido láurico, mirístico, palmítico, 
oleico. ( nomes comuns) 
 
Ácidos resinosos - são ácidos monocarboxílicos de estrutura baseada no 
felandreno alquilado. são característicos e importantes constituintes das coníferas. 
Os ácidos resinosos compõem basicamente a fração fixa denominada de breu, 
obtida da destilação da goma resina de Pinus, e de grande importância industrial 
 
 
 
 
80 
para a fabricação de cola, vernizes etc. Os ácidos que ocorrem nas espécies de 
Pinus são principalmente da série do ácido abiético ou da série do ácido pimárico. 
 
9.2.3. Extrativos solúveis em água 
 
Os materiais solúveis em água incluem sais, açúcares simples, 
polissacarídeos, e algumas substâncias fenólicas. Alguns desses materiais solúveis 
em água são mais ou menos solúveis em muitos solventes orgânicos. 
Consequentemente, os extratos solúveis em solventes orgânicos podem conter 
uma considerável fração que é também solúvel em água. Açúcares livres ocorrem 
no lenho de muitas espécies arbóreas, glucose, frutose e arabinose, parecem ser 
os açúcares mais amplamente distribuídos. Alguns polissacarídeos são 
encontrados em pequenas quantidades no extrato aquoso da madeira, são 
similares ou idênticos aos da fração polioses da madeira. Parte desses 
polissacarídeos compreendem substâncias pécticas, que na verdade são 
polissacarídeos complexos contendo uma grande proporção de unidades de ácido 
anidrogalactourônico. O amido normalmente encontrado no alburno de folhosas 
também faz parte dos polissacarídeos extraíveis em água. 
 
 
9.2.4. Terpenos e terpenóides 
 
Em determinadas fases de desenvolvimento as plantas podem conter 
quantidades apreciáveis de compostos voláteis ou de óleos essenciais que são 
responsáveis pelo seu cheiro característico; estas substâncias voláteis, juntamente 
com as secreções da madeira - óleoresina, pertencem ao grupo dos terpenos. 
Os terpenos podem ser considerados como produtos da condensação 
de duas ou mais moléculas de isopropeno (C5H8, 2-metilbutadieno), resultando em 
dímeros e outros oligomeros com a fórmula elementar (C10H16)n. Os terpenos são 
divididos em monoterpenos C10H16 (n=1), sesquiterpenos C15H24 (n=1,5), 
diterpenos C20H32 (n=2), triterpenos C30H48 (n=3), tetraterpenos C40H64 (n=4) e 
politerpenos (n>4). Os terpenóides incluem os poliprenos que contém grupos 
característicos de vários tipos, como hidroxilos, carbonilos, carboxilos e ésteres. Na 
tabela abaixo é mostrada a classificação dos terpenos junto com alguns exemplos: 
 
 
NOME UNIDADES ISOPROPENO EXEMPLOS 
Monoterpenos 2  e  pinenos, limoneno e borneol 
Sesquiterpenos 3 Cadineno, cedreno 
Diterpenos 4 Ácidos pimárico e abiético 
Triterpenos 6 Abienol, ácido pinifólico, -epimanol 
 
 A Figura 38, apresenta como exemplo, a estrutura básica de vários 
terpenos e os monoterpenos constituintes da terebintina, extraída de árvores da 
família das pináceas. 
 
A oleoresina presente nos canais resiníferos de certas coníferas, 
especialmente a do Pinus, é secretada como um fluído viscoso quando é feito um 
 
 
 
 
81 
 
FIGURA 38 – A – Estrutura básica dos terpenos. B – Monoterpenos da 
terebintina. (IPT. VI., 1988). 
 
corte na árvore. A oleoresina de Pinus spp. contém cerca de 25% de composto 
conhecido como terebintina ou turpentina que se constitui principalmente de 
monoterpenos, entre os que se destacam o -pineno e -pineno, assim como o 
limoneno. O resíduo não volátil é formado principalmente de ácidos resinosos, 
conhecido como breu. 
Os diterpenos e seus derivados, que estão presentes na resina de 
madeiras de coníferas, podem ser agrupadas em estruturas de tipo acíclico, 
monocíclico, dicíclico e tricíclico. Muitos destes compostos são polisaturados, 
podendo assim polimerizar facilmente para formar produtos solúveis que podem 
originar problemas na polpação da madeira e na fabricação de papel. 
Os ácidos resinosos presentes na óleoresina da madeira de coníferas 
são derivados de diterpenos triciclicos, que podem ser classificados em dois tipos: 
pimárico e abiético. 
Os triterpenoides são encontrados na resina do parênquima da madeira 
de folhosas, e estão muito relacionados com os esteróides, que também são 
encontrados na madeira de coníferas. Os esteróides são substâncias alcoólicas que 
se caracterizam por possuir uma cadeia lateral de oito ou mais átomos de carbono 
 
 
 
 
82 
em C-17, e um hidroxilo em C-3; apresentam-se geralmente na forma livre, como 
ésteres ou como glicosídios. Os compostos com duplas uniões são conhecidos 
como estenóis, e os que estão completamente hidrogenados, como estanóis. 
 
 
9.2.5 Compostos alifáticos (graxas e ceras) 
 
Na resina do parênquima existe uma grande variedade de compostos 
alifáticos, entre eles uma pequena quantidade de alcanos e álcoois, destacando-se 
entre estes últimos o araquinol, o behenol e o lignocerol. Os compostos deste tipo 
são muito lipofílicos e estáveis. 
Os ésteres mais importantes são as graxas - ésteres de glicerol - 
normalmente presentes como triglicerídios. Os ésteres de outros álcoois, que 
geralmente são alifáticos ou de natureza terpenóide - como os esteróides - 
conhecidos como ceras, são os componentes majoritários da resina do parênquima 
tanto em madeiras de folhosas como de coníferas. Além das graxas e ceras, 
também existem ácidos graxos, que podem ser saturados ou insaturados; estes 
últimos, especialmente os do tipo polisaturados e conjugados, são bastante 
instáveis e participam em reações de adição ou se oxidam rapidamente, como por 
exemplo os ácidos linoleico e oleico. Atualmente mais de vinte ácidos graxos 
foram identificados, geralmente saturados assim como insaturados. 
 
 
9.2.6. Compostos fenólicos 
 
Os extrativos também contém um grande número de compostos 
fenólicos, alguns deles, resíduos e subprodutos da biossíntese da lignina, sendo 
portanto compostos heterogêneos. Os compostos fenólicos são divididos nos 
seguintes grupos: 
As substâncias fenólicas são encontradas em quantidades pequenas noxilema e se concentram principalmente no cerne da madeira embora possam estar 
presentes também no alburno. Apresentam propriedades fungicidas, protegendo a 
madeira contra a biodegradação. 
A maior parte dessas substâncias são álcoois (vanilil, coniferil), 
aldeídos (vanilina, siringaldeído), cetonas (aceto-vanilina) e ácidos (vanílico, 
siríngico), os quais ocorrem livres ou são produzidos com hidrólise da madeira. Em 
algumas madeira a quantidade é pequena e em outras a maior porção dos 
extrativos consiste de substâncias fenólicas. Os teores são geralmente maiores na 
casca e folhas do que na madeira propriamente dita. 
 
a) Taninos 
 
São materiais poli-fenólicos complexos. Ocorrem na maioria das cascas 
e em algumas madeiras, mas em somente poucas espécies em quantidade 
suficiente para exploração econômica, têm maior produção em plantas lenhosas 
do grupo das Angiospermas e (com menor freqüência) das Gimnospermas; são 
responsáveis pela defesa contra microorganismos patogênicos. 
 
 
 
 
83 
 Não são facilmente extraíveis em água fria e normalmente a extração é 
conduzida em água quente. Podem incluir em sua composição alguns açúcares 
livres e polissacarídeos, e alguns sais inorgânicos que são chamados coletivamente 
de não-taninos. Na prática os extrativos de taninos são preparados e usados no 
curtimento de couros. 
 
b) Taninos hidrolisáveis 
 
São um grupo de substâncias que quando hidrolizadas produzem principalmente 
açúcares - normalmente glucose - e ácidos gálico e elágico. Os taninos deste tipo 
não são muito comuns na madeira, são preferencialmente produzidos por plantas 
herbáceas restritas a algumas poucas famílias de dicotiledôneas. 
 
c) Esteróides 
 
São compostos complexos que possuem anéis de 5 a 6 átomos de 
carbono. Formam uma importante classe de compostos medicinais, a qual 
pertencem os hormônios, certas saponinas e alguns alcalóides. O esteróide mais 
comum na madeira é o -sitosterol que aparece na forma livre ou ligado a um 
açúcar, formando um glicosídeo. 
d) Insaponificáveis 
 
Englobam os componentes que dificilmente ou não, sofrem 
saponificação, ou seja, que não são transformados em sabões solúveis em água, 
quando tratados com soluções de álcali. Entre os insaponificáveis incluem-se os 
esteróides, alguns terpenos mais complexos, álcoois graxos de peso molecular 
elevado e hidro-carbonetos. Em geral são solúveis em éter, acetona e em álcool. 
 
e) Compostos aromáticos 
 
Os compostos aromáticos mais comuns são as lignanas e os 
flavonóides. 
Lignanas são formadas pela condensação de duas unidades de fenil-
propano (C6C3), como a conidrina, matairesinol, pinoresinol e siringaresinol. 
Flavonóides são grupos de substâncias que contém em suas estruturas 
o esqueleto de carbono C6C3C6 e seus polímeros são denominados taninos 
condensados. Os compostos representativos dos flavonóides monoméricos são a 
crisina (5,7 – di-hidroxiflavona) e a taxifolina (di-hidroquercitina). Em geral o 
termo flavonóide tem sido utilizado para designar um amplo grupo de substâncias 
entre as quais são encontrados calconas, flavonas, antocianidinas, flavanas e 
materiais relacionados). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
84 
9.3 Formação e função dos extrativos 
 
Todos os compostos formados na madeira originam-se da fotossíntese. 
Os extrativos são resultados de modificações sofridas pelos carbohidratos no 
processo fisiológico da árvore. Os locais de formação e posterior deslocamento 
para um local definitivo na madeira dependem da função do extrativo. Se o 
extrativo consiste numa substância de reserva, seu teor atinge um valor máximo 
pouco antes de se iniciar a estação desfavorável e passa pelo seu mínimo ao final 
desta estação. 
Os alimentos de reserva da planta se localizam nas células de 
parênquima, principalmente do raio, onde podem-se deslocar no sentido radial 
para atender as necessidades de células com deficiência em nutrientes e em 
energia. 
Os terpenos e os ácidos resinosos possuem função de proteção e são 
produzidos pelas células epiteliais, que circundam o canal de resina nas madeiras 
de coníferas. Canais de resinas são extremamente comuns em espécies de Pinus, 
principalmente em Pinus elliottii. 
As células epiteliais produzem a resina e por extrusão é lançada no 
canal de resina contribuindo para se gerar uma pressão osmótica que causa o 
fluxo da mesma. As resinas se encaminham para as partes feridas das árvores 
com a finalidade de criar uma barreira à penetração dos agentes estranhos, 
principalmente microrganismos. A Figura 39 ilustra canais de resina na madeira de 
Pinus spp. 
 
 
A B 
FIGURA 39 – Canais de resina em Pinus spp. A – Canal axial e B- Canal em raio. 
 
Os monoterpenos causam na resina uma diminuição da viscosidade 
para que ela flua até a ferida, quando a alcança e entra em contato com o ar, os 
monoterpenos se volatilizam. Sobre a ferida permanece uma resina viscosa rica 
em ácidos resinosos (diterpenos), que é chamada oleoresina ou simplesmente 
resina. 
Quando ocorre a transformação do alburno para cerne na madeira de 
coníferas, as células perdem a vitalidade e o teor de umidade do cerne passa a 
cair. Para evitar um ressecamento e trincamento desta região, a árvore preenche 
o cerne de ácidos resinosos que passam a ocupar os espaços vazios deixados. Nas 
 
 
 
 
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folhosas, ocorre um fenômeno semelhante que é a obstrução de vasos por 
intrusão de tiloses formadas pelas células de parênquima adjacentes. Neste caso, 
porém, as substâncias não são ácidos resinosos, mas sim gorduras e óleos. 
A função dos ácidos resinosos, no caso, é mais de proteção física. 
Entretanto, os cernes de muitas árvores, mostram excepcional resistência ao 
ataque de microrganismos devido a presença de extrativos do tipo polifenóis. A 
remoção dos polifenóis da madeira para análise é difícil, recomendando-se 
extração com acetona para se obter relativo sucesso. Na maioria das espécies são 
formados e se localizam na casca, podendo migrar para o interior da madeira. 
Algumas espécies como quebracho e o carvalho chegam a apresentar 
de 2 a 20% de taninos na madeira, o que auxilia na defesa contra ataque de 
insetos e fungos. Outras espécies como a acácia negra possui elevado teor de 
tanino (aproximadamente 20%) na casca. 
Alguns extrativos são importantes no metabolismo da árvore enquanto 
outros não apresentam nenhuma função aparente. 
 
 
 9.4 Localização dos extrativos 
 
 9.4.1 Extrativos da madeira de coníferas 
 
 Canais de resina 
 
Muitas madeiras de gimnosperma contêm canais resiníferos, tanto na 
direção axial como radial. As resinas que são geradas pelas células epiteliais, que 
delimitam os canais intercelulares (canais de resinas) são também conhecidas 
como oleoresinas. A oleoresina dos canais resiníferos do alburno estão 
freqüentemente sob alta pressão e podem ser exudadas rapidamente em pontos 
de injurias no tronco da árvore. O diâmetro dos canais resiníferos em espécies do 
gênero Abies, Larix e Picea é de 30-100 m, enquanto que canais mais largos são 
encontrados nas espécies do gênero Pinus (10-160 m), alcançando 300 m 
ocasionalmente. 
Cerca de 50% da oleoresina de algumas coníferas se constitui de ácidos 
resinosos, 20 - 30% são monoterpenos voláteis, e o restante, terpenóides e 
ésteres de ácidos graxos. A oleoresina de pinho contém maior porcentagem de 
ácidos resinosos (70 - 80%). 
 
Resinaem células de parênquima 
 
Mais de 95% das células de parênquima, em gimnospermas, estão 
associadas com o raio da madeira (parênquima radial). No alburno, essas células 
mantém suas funções vitais até que este seja transformado em cerne. A atividade 
respiratória das células vivas do parênquima implica em consumo de oxigênio e 
liberação de CO2. 
A resina nas células de parênquima é composta principalmente de 
ésteres de ácidos graxos (gorduras e ceras) e esteróides. Quando a madeira é 
cozida para fabricação de polpa celulósica, estas substâncias permanecem 
encapsuladas dentro das células de parênquima, enquanto que a oleoresina se 
 
 
 
 
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torna dispersa no licor. Isto é particularmente verdadeiro no caso das células do 
parênquima de abeto, que possuem pontuações diminutas e paredes celulares 
rígidas. Células de parênquima de pinho possuem pontuações maiores e liberam 
suas resinas mais prontamente. O conteúdo de resinas de polpas produzidas por 
processo sulfito ácido, de abeto, pode ser reduzido através dos fracionamento das 
fibras. A situação é diferente no caso de polpa de pinho nas quais o conteúdo de 
células de parênquima é mais baixo. 
As células dos raio das madeiras de gimnospermas chegam a conter 
20% de seu peso como extrativos. 
 
Extrativos do cerne 
 
Com a morte da maioria das células de parênquima, inicia-se a 
formação do cerne, e muitas mudanças químicas ocorrem. Como conseqüência, 
grandes quantidades de extrativos são geradas, os quais penetram através do 
cerne incluindo os traqueídeos. Nesse período a síntese de substâncias fenólicas 
específicas, com características fungicidas e o conteúdo de extrativos, pode elevar-
se de 4 para 12-14%, nas espécies do gênero Pinus. A maioria dos polifenóis 
estão localizados no cerne. 
 
9.4.2 Extrativos de madeiras de folhosas 
 
As resinas de madeiras de folhosas estão localizadas nas células de 
parênquima do raio que estão conectados com os vasos. São constituídas 
geralmente por gorduras, ceras e esteróides. A acessibilidade das substâncias de 
impregnação depende das dimensões dos poros bem como da estabilidade 
mecânica das células do parênquima do raio. Variações consideráveis ocorrem 
entre diferentes espécies. Por exemplo, a acessibilidade da resina na bétula é mais 
baixa do que no álamo. O cerne das folhosas é rico em polifenóis e em extrativos 
gordurosos que formam as tiloses. 
 
 
10. COMPOSTOS INORGÂNICOS E SUBSTÂNCIAS PECTICAS 
 
Um número de constituintes minerais são necessários para o 
crescimento das plantas. Tais constituintes retirados do solo, são encontrados na 
madeira. A composição do material encontrado na madeira, dependem das 
condições ambientais sob as quais a árvore cresce e da localização do mineral na 
planta. 
 Os constituintes minerais compreendem principalmente potássio e 
cálcio, que constituem até o 50% dos cátions na cinza da madeira; também são 
encontrados magnésio, manganês, sódio, fósforo e cloro, assim como sílica no 
caso de florestas tropicais. Os anions mais comuns são os carbonatos, fosfatos, 
silicatos e sulfatos. 
Relativamente pouco material mineral é extraível da madeira com água 
ou outro solvente neutro, mas a maioria deles são extraíveis com ácido clorídrico 
diluído. 
 
 
 
 
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Em geral madeiras crescendo naturalmente em zonas temperadas 
contém de 0,2 a 0,9% e quase sempre menos de 0,5% de cinzas, enquanto que 
madeiras de zonas tropicais podem conter até 5% de cinzas. 
As substâncias pécticas são essencialmente polímeros de ácido 
galactourônico não extraíveis em solventes orgânicos neutros.